kimika ubi

Unibersit atara Bideratzeko 1 kasturtea

ELKAR

KIMIKA-TALDEA

EGILEAK: KOLDO ARAMENDI Sto. Tomas Lizeoko Irakaslea MARIAJE BARANDIARAN Donostiako Kimika Fakultateko Irakaslea

RICARDO GARCIA Iurreta-Durangoko Institutuko Irakaslea JULIO ORUETA Ondarruako Institutuko Irakaslea MIKEL ZABALJAUREGI Txurdinagako Institutuko Irakaslea

LURDES MARTINEZ Sto. Tomas Lizeoko Irakaslea

MOLDATZAILEA: ELHUYAR

ELKAR

Hezkuntza Sailak onetsia 1983-3-22 O ELHUYAR. Urbieta, 7-3. a. DONOSTIA O ELKAR, S. A. Esterlines, 10. DONOSTIA Depósito Legal: NA. 790-1984 ISBN 84-7529-1 72-4 Inprimatzaile: Gráficas Lizarra, S. L., Ctra. de Tafalla, Km. 1 - Estella (Navarra)

Azala: buretaren maneiu egokia

E D U K I N A

. .. ................. 1 LEGE KUANT I T A T IBOAK TEOR l A ATOM I KOA

2.- TAULA PERIODIKOA ........................................ 3.- ATOMOEN EGITURA ELEKTRIKOA . B l L A K A B l D E

HISTORIKOA ............................................... 4 . . LOTURA K I M I K O A .......................................... 5.- ERREAKZIO K l M l K O E N ENERGIA . OREKA K I M I K O A .

1.PARTEA .................................................. 5.- Z l N E T l K A K l M l K O A ETA OREKA K IMIKOA .

2.PARTEA ................................................. 6.- PROTOI EN TRANSFERENTZ l ERREAKZ IOAK ................... 7.- OX lDAZ lOA ETA ERREDUKZIOA ..............................

................................. 8.- HAUSPEATZE-ERREAKZIOAK

...... 9.- H I DROGENOA, N ITROGENOA ETA BERAUEN KONPOSATUAK

........... 10.- OXIGENOA; SUFREA ETA BERAUEN KONPOSATUAK

1 1 .- K l M l KA ORGAN l KOAREN ZENBA l T O l NARR l ZKO

KONTZEPTU ............................................... 12.. HIDROKARBUROAK .........................................

.......... 13 .. FUNTZ l O ORGAN l KOAK ETA BEREN EZAUGARR I AK

O r r . - 5

23

1, - LEGE KUANTITATIBOAK, TEOR IA ATOhIKOA

ERREAKZIO K l M l K O A

MATER I AREN KONTSERBAZ I OAREN LEGEA(MASA-

REN l RAUNPENAREN LEGEA)EDO LAVOI S I ER-EN

LEGEA 1

PROPORTZ 1 O DEF l N l TUEN LEGEA EDO PROUST-EN

LEGEA

PROPORTZIO A N l Z K O l T Z E N LEGEA EDO 3ALTONEN

LEGEA

PROPORTZIO ERLATIBOEN LEGEA EDO RICHTER-EN

LEGEA

DALTON-EN TEOR l A ATOM l KOA

KONBINATUTAKO BOLUMENEN LEGEA EDO GAY-

-LUSSAC-EN LEGEA

AVOGADRO-REN LEGEA

MASA ATOM l KOA ETA MASA MOLEKULARRA

FORMULAK

ATOMO-GRAMOA ETA MOLEKULA-GRAMOA

AVOGADRO-REN ZENBAKIA

GAUR EGUNGO MOL-KONTZEPTUA

GASEN BOLUMEN MOLARRA

GASEN MASA MOLEKULARRAK AURK l TZEKO METODOAK

MASA ATOM l KOAK AURK l TZEKO METODOAK

Ontzi bate tan u r a eta magnesio k l o r u r o a e lkar tzen bad i tugu,

denbora g u t x i r a substantz ia b e r r i ba tzuk lor tzen d i re la ,aza l tzen d i re la ,

i k u s i k o dugu eta e r a berean u r -kan t i tatea e ta magnesio k lo ru ro -kan t i ta-

tea gu tx i t zen d i re la .

Ontzi honetan sistema k i m i k o b a t dugu la eta er reakz io k im iko

b a t gertatzen a r i de la esango dugu.Er reakz io k im ikoak ekuazio k imikoen

b idez ad ieraz ten d i r a .Ezkerraldean e r reak t i boak ja r tzen d i r a ,eskuinean

p roduk tuak eta b ien a r tean gezi b a t edo bi.Gure kasuan honela izango

l i tzateke:

MgCI2 + 2H20 - Mg(OH)2 + 2 HCI I Eta,zergat ik gertatzen d i r a er reakz io k im ikoak? Sistema k im iko

guz t i ak ene rg ia minimoa duten egoerara jotzen dutelako.

1.2.- MATERIAREN KONTSERBAZIOAREN LEGEA(MASAREN l RAUNPENAREN LE-

GEA) EDO LAVO ISI ER-en LEGEA

1789. ur tean,Lavois ier ,es per imentu u g a r i eg in ondoren, lege hone-

t a r a i r i t s i zen:

"Mater ia ez d a ez sortzen e t a ez desegi ten;aldatu b a k a r r i k eg i -

ten da".

edo beste e ra ba te ra esanda:

"Er reakz io k i m i k o ba te tan e r reak t i boen masa e ta produktuen

masa b e r d i n a k d i r a "

h a u da,

Gaur egun e r l a t i b i t a t e a r e n teor ia ren ondorioz,lege h a u guzt iz

zehatza ez de la b a d a k i g u .Hala ere,erreakzio k i m i k o normaletan masa

i r a u n k o r r a de la supose d a i teke.

1.3.- PROPORTZ l O DEF l N ITUEN LEGEA EDO PROUST-en LEGEA

1802.urtean, Proust-ek proportzio def i n i tuen legea f i n ka tu zuen.

Honela dio:

"Bi gorputz konposatu ba t emateko e l ka r rek i n konbinatzen dire-

nean,elkarketa hor i pisu-proportzio de f in i tu eta konstante bakarrean

egiten dute bet i "

Honela k loroa eta sodioa elkartzen direnean,sodio k loruroa emg

teko bet i p isu-proportzio de f in i tu bakarrean egiten dute:

sodio gramo-kantitatea - 6,484 - 12,968 - 4 934 - 1 o 20

;,61 - .... = ktea. k l oro gramo-kanti tatea

1.4.- PROPORTZ l O AN l ZKO l TZEN LEGEA EDO DALTON-en LEGEA

Dalton-ek 1804.urtean proportzio anizkoitzen legea honela pro-

posatu zuen.

"Konposatu desberdinak emateko elementu baten kan t i tate f i nko

ba tek in konbinatzen d i ren beste elementuko k a n t i ta te desberdinen arteko

er lazioak zenbaki osozko er laz io s inp le batez emanak datoz".

Mib idez:

Kondizio batzutan l g oxigenok 3,971 g kobrek in erreakziona-

tzen du.

Beste kondizio berezi batzutan l g oxigenok 7,492 g kobrek in

erreakzionatzen du.

Kanti tate berd in batek in ( l g oxigeno)erreakzionatu duten b i

kobre-kant i tate desberdin hauen arteko er lazioa,er lazio s inp le bat da:

1.5.- PROPORTZ lO ERLAT l BOEN LEGEA EDO R I CHTER-en LEGEA

Richter-ek 1792.urtean hau proposatu zuen:

"Elementu j a k i n baten p i su bera rek in konbinatzen d i r en beste

elementu desberdinen p isuak ,elernentu hauek beren artean konbinatzen

direneko p i s u er la t iboak dira,edo beren an izko i tz edo azpianizkoi tz soi-

lakl@.

Kant i tate hauek konbinatzeko ahalrnen kirniko berdina dute, k imi-

kok i ba l iok ideak dira.Honegatik edozein substantziatako p isu bal iokidea

honela def in i da i teke:

llOxigenozko 8 pa r t e edo hidrogenozko pa r t e batek i n konbi natzen

edo ordezkatzen den elernentu edo konposatu baten kant i ta tea da".

1 .s.- DALTON-en TEORIA ATOM l KOA

Aurreko lege kirniko guzt i hauek( lege experimentalak) DALTON-

ek bere teori a atorni koaren b i dez aza l du zi tuen. Da l ton-ek mater ia ez zel a

j a r r a i a suposatu zuen;atornoz osatua zegoela.Atomo hauek za t i tu ezin zi-

ren za t i k iak ziren,alegia.

Dalton-en teor ia 4 puntutan o inarr i tzen da:

1 .- E l e r n e n t ~ a k ~ z a t i t u ezin d i ren za t i k i z osatuta daude.Zatiki

hauek atomoak d i r a .

2.- Elementu j ak i n baten atomo guzt iak berdinak d i r a denak,

ba i masan eta ba i propietateetan.

3.- Elementu desberdinen atornoek masa eta propietate desberdi-

nak di tuzte.

4.- Konposatuak atorno desberdinen e lkarketaz lortzen dira.El-

kar tze hauek er laz io s inp le eta konstanteen bidez egiten

d i r a .

Teoria honek,erreakzio kirnikoen legeak espl ikatzen di tu.Er lazio

k im iko batetan,atornoak aldatzen ez direnez,beste era batetan e lka r tu

ba iz ik ,er raz ikusten da rnasarik ez dela a1datzen;kontserbatu egiten dela

ba iz i k .

Mater ia j a r r a i a ba l i tz, hau ez gertatzeko a r razo i r i k ez legoke:

0 e O 1.1.- I rud ia : Mater ia j a r r a i a izango b a l i t z ez legoke arra- z o i r i k 10g.kloro e ta

10eg.klore UOg.sodio 10g.sodio konbinatzera-

koan 20g.sodio k loruroa eman ez zedin.

Teor ia atornikoak a ld iz ,propor tz io def i n i tuen legea a r razo i tzen

du.Codio k l o r u r o a lor tzeko,bet i kloro-atomo bat,sodio-atorno batez e l ka r -

tzen denez konb inaketa h a u p isu-propor tz io d e f i n i t u konstante bate tan

ge r ta tuko da be t i .Adibidez:

O

klorurozko sodiozko snd/gztp S.atono 8 atomo 5 atono 3 atono

1.2.-Irudia: Lortzen den gatz kan t i t a teen kopurua ez da substantz i erreakt iboen soberakinen menpekoa.

Propor tz io an izko i tzen legea ere esp l i ka tzen du:

O Oxigeno Kobre(1i)oxidoa

O 1.3.-Irudia: Oxigeno atomo batek b i kobre eman di tzake, b a t edo b i

kobrezko atomoekin e lkar tzen den arabera.

Oxigeno-atorno bat,kobre-atorno batez e l ka r t zean kobre( l l )oxidoa

lor tzen d a e ta oxigeno-atorno b a t e k i n b i atomo kobre el ka r t zean kob re ( l )

oxidoa.

A r g i e ta g a r b i i kus ten d a oxigeno-masa berd inek in(a tom0 b a t )

e l k a r t u edo konb ina tu d i r e n kobre-masa ezberdinen er laz ioa,er laz io

s inp le b a t dela:$

1.7.- KONB l NATUTAKO BOLUMENEN LEGEA EDO GAY-LUSSAC-en LEGEA

Ora in a r teko legeak, lege .aztertuak z i ren,hau da,erreakzio k i rn i -

koetan p a r t e har tzen duten substantz ien p i s u a r i dagozkie.Ondorengo hau,

berr iz , lege bolurnetri koa da.Gay-Lussac-ek 1808.urtean honela proposatu

zuen :

"Erreakzio k im iko batean pa r t e har tzen duten substantzia gase-

osoen bolumenak ba ld in tza berdinetan neurtuta,zenbaki osozko er laz io

sinplea betetzen dute".

1 .8.- AVOGADRO-re& LEGEA

Gay-Lussac-en legea, Dal ton-en teoriarentzat oztopo bat izan zen

Gay-Lussac-en legea egia bazen, bolumen berdinetan atorno-kopuru berdina

zegoen. Honela hidrogenc-bc l urnen batek ( h idrogenozko n atomo) k loro- bol^ men berd in batek in (k lorozko n atorno) erreakzionatzen zuenean ,nola lor-

tzen z i ren 2 bolurnen(hidrogeno k lorurozko 2n "atorno") hidrogeno k loruro?

~azirudien,atornoak/lerdibitu egiten z i re la eta hau Dalton-en

teor iaren kont ra zihoan.

Kontraesan hau sol uzionatzeko, Avogrado-k hipotesi bat egi n

zuen(gaur egun legea):

"Gas-bolumen batean dauden molekulen kopurua gas guztientzat

berd ina da, neurketak presio eta tenperatur-baldi n tza berdinetan egi ten

bad i ra".

Avogadro-ren hipotesiak,gas elernentalen rnc.lekulak diatomikoak

d i r e l a adierazten du. Honela Gay-Lussac-en eta Dal ton-en teoriaren arteko

kontraesana desagertu egi ten da ( i kus i r u d i a ) .

hidrogeno H i drogeno k l o r u r o a

Gay Lussac-en e x p e r i e n t z i a

Da l ton-en t e o r i a r e n r a b e r a ez inazkoa

Avogadro-ren hipo- t e s i a r e n b i d e z

1.4.-Irudia: Hidrogeno eta k l o ro gas elementalen molekulak diatomikoak izan behar dute.

1.9;- MASA ATOMIKOA ETA MASA MOLEKULARRA

Dalton-en teor ia ren arabera,atomo bako i tzak bere masa d u e ta

atomo ezberd'inek masa ezberd ina dute .Masa hauek gramotan ad ie raz i z

gero,oso zenbaki t x i k i a k l o r tuko genituzke.Honela beste eska la baten

behar ra i k u s i zen eta beste eska la b a t proposatu zen. Un i ta te bezala 1

c12-ren masaren aa hartu zen. Uni ta te hon i masa atomiko u n i ta tea dei tzen

Konposatuetan ez d a masa atomikoz h i tzeg i ten e ta b a i masa mo-

l eku la r re taz .Masa mo leku la r ra k o l e k u l a h o r i osatzer duten atomoen masa

atomikoen b a t u r a da.Honela,uraren ( H20) masa mo leku la r ra honela k a l k u -

l a da i teke:

1.10.- FORMULAK

Atomoak ad ieraz teko s inboloak e r a b i l tzen d i r a e ta molekulak

ad ieraz teko formulak . Formulak b i gauza ad ieraz ten d i zk igu :

1.- Zein atomok osatzen duten molekula hor i .

2.- Zer propor tz io tan osatzen duten atomo hor iek molekula h o r i .

B i formula-mota desberdin e rab i l t zen d i r a k imikan: formula enpi-

r i k o a e t a fo rmu la moleku lar ra .

Formula enp i r i koak moleku la h o r i osatzen duten atomoen a r teko

e r l a z i o r i k s inpleena ad ieraz ten d igu.

Formula mo leku la r rak molekula h o r i osatzen duten atomo-kopurua

ad ieraz ten d igu.

Adibidez: u r ox igenatuaren formula e n p i r i k o a HO da,eta formu-

i o l e k u l a r r a H202.

.- ATOMO-GRAMOA ETA MOLEKULA-GRAMOA

Er reakz io k imikoetan p a r t e har tzen duten u n i t a t e k im ikoak ato-

moak d i r a ,elementuen kasuan ,eta molekulak konposatuen kasuan.

Atomoa e ta molekula p i s a t u ezinezkoak d i renez,k imikan beste

kant i tate,beste masa-kant i tate ba tzu rek in l a n egi tea hobea dirudi .Honela

k i m i k a n atomo-gramoa eta molekula-gramoa e rab i l t zen d i ra , kan t i t a te

hauek oso aproposak gertatzen b a i t d i r a .

Honela,elementu baten [email protected],elementu honen masa atomi-

koa rek in b a t da to r ren %amo-kant i tatea da. Honela oxigenoaren masa ato-

mikoa 16 m.a.u. denez,oxigenozko atomo-gramo b a t oxigenozko 16 gramc

izango d i r a

Kromoaren masa atomi koa 52 m .a. u. denez, kromozko atomo-gramo

b a t 52 g kromo da.

Esa berean konposatu baten molekula-gramoa edo mola , konposati.

honen masa mo leku la r ra rek in b a t da to r ren gramo-kant i tatea da.

Honela ,oxigeno-m01 b a t 32 g oxigeno d a .Azido s u l f u r i ko-mol

ba t 9 8 g H2S04 da.

1.12.- AVOGADRO-ren ZENBAK lA

l k u s i den beza la ,b i substantz i en molen a r teko er laz ioa eta

substantz ia hauen molekulen masa moleku lar ren a r teko er laz ioa be rd ina

da.Hau da:

C0,mol b a t 44 S L

- - - -

18 9 = 2,4

H20 m01 b a t

CO - ren masa mo leku la r ra 2

44 m.a.u - - = 2,4

H O-ren masa mo leku la r ra 2 18 m.a.u

Hemendik,konklusio ba te ta ra i r i t s dai teke: Edozein substantz ia

baten mol edo atomo-gramo bate tan ,molekula-kopurua (molaren kasuan)

edo atoiro-kopurua(atomo-gramoaren kasuan)be rd ina da beti.Kopuru hau

6,023.1 d a eta zenbak i honi AVOGADRO-ren zenbak ia esaten zaio. Bgaz :

"Edozein substantzia baten rnol batetan 6,023.10~~ rnolekula da-

gol'.

"Edozein substantzia baten atorno-gramo batetan 6,023.10~~atomo

dago".

1 : 3.- GAUR EGUNGO MOL-KONTZEPTUA

Gaur egun rnola beste era batetara def ini tzen da;honela alegia:

"Mol bat ,Avogadrbren zenbakia adinbat pa r t i ku l a duen subs-

tantzi kant i ta tea da".

Beraz ,atorno-rnol batetaz edo rnolekula-rnol batetaz edo ioi-rnol

batetaz h i tzegin daiteke.

Mol bat atorn0,6,023.10~~ atorno duen substantzi-kantitatea da.

Beraz atorno-grarnoa da.

Mol bat rnolekula,6,023.10~~ rnalekula duen substantzi-kanti tatea

da.Beraz,rnolekula-grarnoa da.

Hau da,gaur egungo rnol-kontzeptu honen atomo-gramo eta rnole-

kula-grarnoaren kontzeptuak barnean d i tu.

1.14.- GASEN BOLUMEN MOLARRA

Substantzia baten bolurnen rnolarra,izenak dion bezala,substan-

tz ia horren rnol batek betetzen duen bolurnena da.

Esperirnentu asko egin ondoren,gauza b i t x i a ikusten 'da lortuta-

k o datuetan:edozein gas baten rnol batek,O0C-tan eta 1 atmosferako pre-

sioan, 22,4 I í t ro betetzen du. (Ez da erabat zehatza) .Zergai t i k gertatzen

ote da hau?.

Expl ikazioa erraza da .Edozein substantzia baten mol batetan

molekula-kopuru berd in eta konkretu bat ba ld i n badago eta Avogadro-k

dioenezgdozein gas baten mc~lekula-kopuru berdinak bolumen berd ina be-

tetzen badu(ba1dintza berdinetan),zera gertatuko da:

"Edozein substantzia gaseosoren mol batek bolumen berd ina be-

zen . 1-1.TAULA: Kloro konposatuak ondoko hauek d i ra : A=HCl,

B=CHC13, C=CC14, D=C102, E=C1 2'

Kloro-

92.20

Konposatu-no b a t e k duen k l o r o - p i s u a

-, 35.5

70,9

Konposatu-molekula ba t e k duen kloro-atomoe kopurua

35.5135.5 = 1 1 07135.5 r 3 142135.5 = 4

35,5/35,5 = 1 70,9135,5 r 2

1.16.2.- DULONG eta PET IT-en legea

Esperimentu asko egin ondoren,bi zientzigizon hauek,elementu

solidoentzat , lege hau au rk i t u zuten:

Elernentu baten masa atomikoaren eta bero espezifikoaren arteko

b iderkadura 6,3 re la .

Hau da: A.Ce = 6,3

Lege hau ez da erabat zehatza.Metodo honen bidez,bero espezi-

f ikoa ezagutuz,elernentu solido baten masa atomikoa ezagutu daiteke gu-

t x i gora behera.

1.16.3.- Bal iokidearen metodoa

Bal iokidea eta masa atornikoaren arteko er lazioa hau da:

A = v.Eq

v, elernentuaren balentzia de la r i k .

Beraz, masa atomikoa bal iokidearen rnul t i p lo osoa da.

Metodo hau,baIiokidea ezagutuz,rnasa atornikoa kalkulatzeko

erabi ltzen da.

Hasieran elementu baten bal iok idea aurk i tzen da,Dulong eta

Petit-en legearen bidez masa atornikoa ezagu-tu daiteke gu tx i gora behera.

Masa atorniko hau ezagutuz,nahiz eta zehatza ez izan,balentzia

ezagutu daiteke.Balentzia ezagutuz eta bai ta ere baliokidea,bien bider-

kadurak benetako masa atornikoa emango digu.

1.16.4.- Masa-espektrografoaren metodoa

Aparat u honen bidez ,elementuen masa atomi koak ezagutu dai tez-

ke.Metodo hau erabat fisikoa eta zehatza da.

AR l KETAK

1.1 .- Arrazoi i tzazu ondorengo esanak ondo dauden a l a ez adieraziz:

14 g n i trogenotan eta ondorengo kan t i tate hauetan rnolekula-kopi

r u berd ina dago:

a ) 14 g oxigenotan

b ) 44 g C02 -tan

c ) 32 g S-tan

1.2.- Arrazoi ezazu ondorengo kan t i ta te hauetatik,non dagoen atomo-ko-

p u r u r i k handiena.

a ) 0,5 mol SO2

b ) 14 g nitrogeno

c ) 67,2 l i t r o helio(B.N.tan)

d ) 4 g hidrogenotan

1.3.- Arrazoi ezazu ondorengo esaldiak ondo dauden a l a ez:

a ) A eta B elementuen b i masa berdinak ditugu.Bietan atomo-kopuru

berd ina dago.

b) Codiozko 23 gramotan eta oxigenozko 16 grarnotan atomo-kopuru

berd ina dago.

1.4.- Aurk i tu zenbateko atomo-mol kopurua dagoen:

a ) hidrogenozko mol batetan 20

b ) Co-ko 6,023.10 molekulatan

c ) Oxigenozko 15 gramotan

d ) KOH-ko m01 batetan

1.5.- Zenbat COZ-zko mol dago 5 gramotan? Kant i tate berean zenbat C02

-zko molekula,C atomo eta O atorno daude?.

1.6.- Au rk i t u S,O eta Na elementuen portzentaia Na2S04 konposatuan.

1.7.- Aurk i tu Mn,O eta K elementuen portzentaia KMn04 konposatuan.

1.8.- Konposatu batean,elementu bakoitzaren portzentaia hau da:C %16,21

O % 64,86 eta L i % 19,Sl.Aurkitu konposatu honen formula rnolekula-

rra,konposatuaren masa molekularra 87 bada.

1.9.- Konposatu batean,eIementuen portzentaia hau da: CI % 81,6

0% t8 ,&Aurki tu konposatu honen formula molekularra,bere masa

molekularra 87 bada.

1 . lo.- Kobre( l l ) sulfato batek %36,07 du u r kr is ta ldua.Aurk i tu bere for-

mula

1 . 1 1 .- Aurk i t u ondorengo substantzien ba l iokide-gramoa:

a ) azido fosforikoa, b) Esta inu( IV)h idroxidoa,c)bar io karbonatoa

d ) burd in (1 1)n i t r i toa.

1.12.- Zein bolumen(cmJ-tan)betetzen du C02 molekula batek bald in tza

normaletan?.

1.13.- Zenbat molekula NO2 daude gas honen cm3 batetan bald in tza nor-

maletan?.

1.14.- Zenbat molekula daude:

a ) l i t r o bat u re tan(d= l )

b ) N2 l i t r o batetan(ba1dintza normaletan)

1.15.- Gas baten zenbat mol egongo d i r a 2 litrotan,30°C-tan eta 7 mm

Hg-ko presi ban?.

1.16.- Zenbat g. pisatzen dute SO -zko 5 l i t r ok 120°C eta 3 atmosferako

presi gan? .

1.17.- Aurk i tu SO ren a i rearek iko dentsitatea. 2 -

1.18.- Gas baten a i rearek iko dentsitatea 1,17 da.Gas honen dentsitatea

aurk i tu .

1.19.- Zer tenperaturatan egon behar dute gas baten 67,2 l i t rok , l2,3

atmosferako presioan 10 l i t r o betetzeko?(67,2

normaletan)

1.20.- Gas baten 6 litrotan,710 rnrn Hg eta 43OC-tan neur

egongo d i ra?.

i t r o baldintza

uta,zenbat mol

1.21.- Metal baten 2 gramo azido su l fur ikotan disolbatuz,800 cm3 H lor- 2

tzen d i ra (ba ld in tza normaletan).Metal honen kan t i ta te berd inak(2

gramo) 2,268 g kobre erreduzi tzen du .Aurk i ezazu kobrearen ba-

l iok ide gramoa gatz honetan.

1.22.- Metalezko oxido baten 1,542 gramok azido k lo rh id r i koz erreakzio-

natzean,2,444 g: k lo ru ro lortzen da.Aurki t u metalaren ba l iokide-

grarnoa , k loroarena 35,5 g bada.

1.23.- Oxidazio-elementu baten 0,48 gramok 1,76 g oxido ernaten dute.

Aurk i t u elementu hauen b a l iokide-gramoa.

1.24.- Ondorengo datu hauekin,aurki tu iodoaren baliokide-gramoa:

z i lar rezko 26,97 g , oxigenozko 2 gramorekin konbinatzen d i r a

eta z i lar rezko 2,34 g iodozko 2,75 grarnokin konbinatzen d i ra .

1.25.- Anestesi k o baten elernentuen portzentaia hauxe da:a64,9 C ; %13,5

H ; %i1,6 O .Anestesiko honen dm3 batek (100° C-tan eta 760 rnm

Hg) 2,42 g pisatzen du.Aurki tu konposatu honen formula rnoleku-

la r ra .

1.26.- Osmio elementuak f luo ru ro ezberdinak ematen di tu(denak gasak).

Hauetako batek % 44,12 Fluor du eta bere a i rearek iko dentsitatea

11,82 da. Aurk i tu :

a ) Bere rnasd rnolekularra, b ) Bere formula rnolekularra,C) Osmio-

aren balentzia, d ) bere b a l iokide-gramoa.

1.27.- Amoniakoaren dentsitatea 180°C-tan eta 746 mm Hg 0 , I g /e da.

Aurk i t u bere masa molekularra.

1,28.- Hidrokarburo baten elementuen portzentaia hauxe da: C %82,66

eta H %17,34 eta bere dentsitateak 30° C-tan eta 750 mm Hg 2,308

g r / l i t r o ba l i o du.Aurki tu h idrokarburo hauen masa molekularra

eta bere formula molekularra.

1.29.- Substantzia bat C,H et 0-z osatua dago.~obre(ll)oxidoarekin bero-

tzean karbonoa oxidatzen da. CO emanez eta hidrogenoa u ra ema- 2

nez.Substantzia honen gramo batek in 0,9776 g COZ eta 0,2001

g r H 2 0 lortzen da.Substantzia honen masa m o l e k ~ l a r r a 90 bada

(gu tx i gora behera ) aurk i ezazu substantzia honen formula mole-

k u l a r r a .

1.30.- KClO -ren deskonposaketaren b idez 10 l i t r o oxigeno l o r t u nah i 3

da(l6OC-tan eta 730 rnm Hg p r e s i ~ a n ) . A u r k i t u zenbat KC103

behar dugun bere pu ru tasuna %96,4 bada.

1.31 .- Ka l t z io karbonatoa berotuz,C02 e ta CaO lor tzen da.

a ) l d a t z i e r reakz ioa eta do i tu .

b ) 200 k g CaO lortzeko,zenbat k g ka rbona to behar dugu er reak-

z ioaren e tek ina %40 bada.

1.32.- 8,257 g Cd berotzerakoan oxigenotan 9,432 g ox ido lor tzen da.

Kadrnioaren bero espezif i koa 0,055 c a l / g bada,zein da kadrnioaren

r iasa atornikoa?

1.33.- Kobrearen bero espezif i koa 0,0912 ca l /g . da. Kcbrezko ox ido batek

%11,l83 oxigeno du.Aurk i t u kobrearen masa atomiko zehatza eta

kobrearen ba len tz ia ox ido honetan.

1.34.- Merku r io ox ido baten 1,444 g berotuz ,oxigeno guz t i a askatzen

da e ta oxigeno honek b a l d i n t z a norrnaletan 74,7 cm3 betetzen du.

Merkur ioaren bero espezif i koa 0,033 ca l /g .bada , a u r k i t u rnerkurio-

a ren masa storniko zehatza.

2.- TAULA PERIODIKOA

2.1. - TAULA PER l OD 1 KOAREN DESKR l BAPENA

2.2.- TAULA PERIODIKOAREN JUSTIFIKAZIOA

2.3.- PROP l ETATE PER l OD l KOAK

2.1. - TAULA PE,R l OD l KOAREN DESKR l BAPENA

Elernentuen tau la periodikoa elernentu guzt iak b i l tzen dituen

t au la bat da,portaera kirniko antzekoa duten elernentuen taldeak erraz

bereiz daitezkelar ik.

2.1.TAULA: Elementuen tau la periodikoa

I A VlllA

Nola eratzen da tau la periodikoa?.Zertan o inarr i tzen da elernen-

tuen ordenazioa?. l868.urtean Meyer eta Mendeleieff-ek beren taula aur-

keztu zutenetik ,proposamen desberdin eta ugar iak izan dira.C.uk erabi l i-

ko duguna,gaur egun erabiliena,Moseley-k proposatu zuena da zenbait

aldaketa izan badu ere.Taula honetan elernentuak beren zenbaki atorni-

koen arabera daude ordenatuak.

Antzeko propietateak di tuzte elernentuak zutabe berdinean daude

eta lltaldell de i tur ikoa osatzen dute.Lerro horizonial bakoitzeko elernen-

tuak bat eratzen dute.

Harnasei talde daude. Hauetariko zortzi beren zenbak iaz eta A

letraz izendatzen d i r a eta beste zortziak B 1etraz.A taldeak,taularen

ezker eta eskuin a ldek~ak ,~~e le rnen tu adierazgarr iak" deitur ikoz osatuak

daude.8 taldeak (V I I I B taldekoak hirukoteak d i r a ) , taularen erdialde-

koak,**trantsiziozko elementul* dei tur ikoz osatuak daude.

Periodoei dagozkienez,guztiak(lehenengoa ezik) metal a lka l ino

( IA) batez hasten d i r a eta gas noble(Vl l l A ) batez bukatzen,azkenaurreko

elementua halogeno bat(V1 IA) delarik.Metalak taularen ezker eta erdial-

dean daude eta ez-rnetalak eskubialdean .

Lehen periodoan b i elementu baka r r i k daude(H eta He).Bigarren

eta h i rugar ren periodotan ,zortzi .Laugarrenet i k aurrerakoak periodo luze-

ak dira.Laugarrenak eta bostgarrenak 18 na elementu dituzte.Seigarrenak

32 d i t u eta zazpigarrenet ik 19 ezagutzen d i r a gaur egun.Seigarren perio-

doan 14 elementuko segida ba t tau la t i k atera beharra dagoela esan be-

har da, izan ere bere propietateegatik guztiek lantanoaren(La) lekua be-

ha r lukete. Horregatik "elernentu lantanidoak" esan ohi zaie.Berdina ger-

tatzen da zazpigarren periodoan "elementu akt in ido" de¡ tutakoek i n (Ac-

aren leku berean egon behar lukete) .Lantanidoek eta akt inidoek "barne

trantsiz iozko elementu" izena hartzen dute.

2.2.- TAULA PER l OD l KOAREN JUST l F l KAZ IOA

Enp i r i kok i aurk i tu tako lege periodikoak b a a l du o inar r i zien-

t i f i ko r i k?Zerga t i k daude propietate antzekoak di tuzten elementuen talde-

ak?, Zergati k e ra tu da rrodu horretan elementuen tau la periodikoa dela-

koa? .

Galdera hauen erantzuna, Paul i-k bere p r in tz ip ioa agertu zue-

nean au rk i t u zen .Printzipio horren bidez elektroiak orb i taletan nola

banatzen d i ren ondoriozta daiteke.Konkretuago:eIementu baten propietate

kimikoak azken energi mai lako elektroien banaketaren menpekoak d i r a

gehienbat . Orbitalak 1 S 1 P 1 d 1 f 1

2.1.Irudia: ü r b i t a l deaberdinen energia er lat ibqak

Goazen ba hidrogenotik ab ia tuz eta elektroi bat gehituz(eta

protoi bat ,ondorengo elernentuak gerta da i tezen )azken rnai l a energet iko-

aren konf iguraz io elektronikoa per iodi kok i er rep i katzen dela frogatzera.

Horretarako rnai l a energetiko bakoitzeko orb i ta l desberdinen energien

banaketa kontutan ha r t u behar da(2. l . i rud ia) ,e lekt ro i bere izgarr ia

energia tx ik ieneko o rb i ta l hutsean sartuko ba i t da(2.2. i rud ia) .

2.2.Irudia: Orbi talak betetzean e lekt ro iek jar ra i tzen duten ordenaren diagrama.

Zergat ik daude lehen periodoan b i elernentu eta b igar ren eta

h i rugarrenean zortzi?.

VA VIA V l l A Vl l lA

1 s

2.3.Irudia: Lehen h i r u periodotako elementuen egitura elektronikoa.

Hidrogenoan,bere elektroj baka r ra 1s orb i ta lean dago(2.3.irud).

eta hel ioan o rb i t a l hau betetzen da.Hurrengo e lekt ro ia l i t ioaren kasua,

l i b r e dagoen energia tx ik ieneko o rb i talean sartzen da:%-n.Bigarren gas

nobleen(ne0nean) 2s eta 2p o rb i ta lak beteak gelditzen dira.Prozesu hau

3s eta 3p o rb i ta lek in errepikatzen da,hau da,sodiotik argoneraino.Biga-

r r en eta h i rugar ren periodoak zortzi elementuz osatuak daude S orb i ta l

bat eta h i r u o rb i ta l p betetzen ba i t d i r a rnai l a bakoitzean.Bestetik,azken

mailako eg i tu ra elektronikoak errepikatzean(adib: f luorraren s2 p5 ) , antzeko propietateak dituzten elementuak (halogenoak) agertzen d i ra ,

hau da, taldeak.

Zergat ik agertzen d i r a trantsiz iozko segidak laugarren periodo-

t i k aur re ra eta barne trantsiziozkoak seigarrenetik aurrera?Nolatan d i tu

10 elernentu lehen segidetako bakoitzak eta 14 bigarreneko bakoitzak?.

Ondoren,potasio eta kaltzioan,4s orbitaIa(2.4.irudia)betetzen

da,zeren -d orb i talen propietate berezi batzurengat i k - 3d orb i talen ener-

g i a baino tx ik iagoa ba i t du.Irregu1artasun batzurekin(l) ,eskantiotik

zinkeraino 3d o rb i ta lak betetzen d i ra , lO elementuz osatutako lehen tran-

tsiziozko segida eratuz,d orb i talen kopurua bostekoa ba i t da.

2.4.Irudia: Laugarren periodoko elementuen azaleko egi tura elektronikoa

(1) Erdibetetako d orb i ta lak ematen duten egonkortasuna handiagotzeagatik gertatzen dira.

Beraz,trantsiziozko elernentuek azaleko egi tura(2)berd ina dute

( b i e lekt ro i ) ,elektroi bere izgarr ia azkenaurreko energi rnai lan sartuko

bai t da eta ondorio bezala elementu hauen propietateak antzekoak izango

dira.Behin 3d orb i ta lak betez gero 4p o rb i ta lak osatzen dira, laugarren

periodoa ixten duen gas noblea (Kriptonalerabat beterik geldi tuz.Bostga-

r ren periodoan laugarrenean ikus i tako gorabehera berdinak gertatzen

d i ra .

Seigarren eta zazpigarren periodotan gertaera desberdinak ager-

tzen zaizkigu;2.1 eta 2.2 i rud ietako diagramak i kus i ta u ler daitezke.

Seigarren periodoa 6s orb i ta la betez hasten da bainan ora ind i k 4f orbi-

talak huts ik gelditzen dira.Hauek lantanoz gero betetzen dira,zer iot ik

lutezioraino, l4 elementuz osatutako(f o rb i ta lak 7 ba i t d i ra )barne tran-

tsiziozko segida eratuz.Aipatzekoa da elektroi bere izgarr ia 4f orb i talean

sartzean,barne trantsiziozko elementu guztiek b i azken energi rnailen

egi tu ra elektronikoa berdina izango dutenez,propietate i a berdinak

agertzea.

2.5.Irudia: Elementuen multzotan banatutako tau la periodikoa,orbita len okupazio-ordenaren arabera.

2.5.irudian tau la periodikoaren eskema bat ernaten da,s,p,d

eta f orb i ta lak zein elernentutan betetzen doazen azpirnarratzeko rnul tzo-

tan banatuz.Atornoen egi tura elektronikoa 2.2.taulan ikus dezakegu.

(2) Energia a lde t i k 3d 4s bainan mkleoarekiko d is tantz ia a lde t i k 3d 4s betetzen da.Horregatik,azaleko egi tura 4s-r i dagokiona da.

2.2.a TAULA: Elementuen atomoen elektroi-banaketa

2.2.b TAULA: Elementuen atomoen elektroi-banaketa

2.3.- PROPIETATE PERIODIKOAK

Elementuen a k t i b i t a t e k i rn ikoarek in ze r i kus i hand ia duten l a u

p rop ie ta te pe r iod i ko az ter tuko d i tugu .

a ) E r r a d i o atomikoa ( 3 )

E r r a d i o atornikoa lo turen luzerak neur tuz determinatzen d i r a .

Atornct konk re tu b a t duten molekula desberdinen datuen batezbesteko ba-

l i o a har tzen da.Talde bate tan,er rad io atomikoa 2- rek in hazten da (hau

da,goi t i k behera) ,e lek t ro iz betetako mai la-kopur'ua p i x k a n a k a handiago-

tzen doa lako(2 .3 . tau la) .

2.3.TAULA: Elementu a lka l inoen e r rad io atomikoa e t a ionizazio-energia

Elementua

2.03 4,3

B i g a r r e n ionizazio-energia dexente hand iagoa da be t i .

2.6.Irudia: B igar ren 'e ta h i rugg r ren periodotako elementuen e r rad io atomikoak(Pr)

(3) Atomoaren e r rad io kobalentea da konkre tuk i

Errege la orokor bezala,per iodo bate tan Z handiagotzean(hau

da,eskubi a lde ra joatean) e r rad ioa t x i k i a g o t u eg i ten da.Hau azken elek-

t ro i rnai l a b e r d i n a de lako gertatzen da(geroz eta beteago badago ere) , ba inan k a r g a n u k l e a r r a handiagotzen doa eta beraz azken e lek t ro iek iko

e raka rpen- inda r ra ere b a i ,periodoan zehar kon t rakz io b a t eraginaz(2.6.

i r u d i a ) .

b ) lonizazio-energia (4)

Gas egoeran dagoen atorno i so la tua r i e lek t ro i kanpokoena ken-

tzeko behar den energ ia da.

Zenbat e ta er razago izan e lek t ro ia kentzea orduan eta ioniza-

zio-energia t x i k i a g o a izango d u elernentuak.

Prozesu honen bidez io i pos i t i bo edo k a t i o i ba t era tuko da.

atorno + ~ i - i o i ' + e - (E i = ionizazio-energia)

Ta lde bate tan Z hand iagotzean(hau da,goi t i k behera) ionizazio-

-energia t x i k i a g o t u eg i ten da zeren,azken e lek t ro iak nuk leo t i k u r runago

egotean(erradi0 atornikoa geroz eta hand iagoa da )e raka rpen- inda r ahu la -

goa sent i tzen b a i t dute(2.3. taula) .

Periodo bate tan Z- rek in handiagotzen da(eskub i a l d e r a ) k a r g a

nuk lear hazkor ragat ik (2 .4 . t a u l a ) .Hala ere, i r r e g u l a r t a s u n t x i k i ba tzuk

agertzen d i r a azpirnai l a erdibeteak edo beteak d i tuzten atornoetan hauek 2 3

egonkcrragoak b a i t d i r a ( a d i b , Be:ls 2s e ta N: 1s' 2s p ) .

Atomo b a t i e lek t ro i b a t kentzean eratzen den io i pos i t iboaren

er rad ioa atorno neutroarena b a i n o t x i k i a g o a da(2.7. i rudia) gehienetan

azken rnai la e lek t ron ikoa ga l tzen delako.Dena dela,azken rna i le ta t ik elek-

t ro ia i r tetzean,geldi tzen d i r e n e lek t ro iek beren d i s tan tz ia t x i k i a g o t u eg in

dezakete e ta bolumenaren kon t rakz ioa gertatzen da.

(4) Sar r i t an ion izaz io-potentz ia la d e i t u o h i zaio. Ionizazio energia eV-tan (energia un i ta tea ) neurtzen da e t a ion izaz io-potentz ia la voltatan(V1.

2.4.TAULA: Lehen eta bigarren periodotako elementuen ionizazio-energiak

Elenentua 1 .* €,(N)

' 5.4 Be 9.3

2.7.Irudia: Li eta ~ i + espezieen erradioen konparaketa

Laburtuz,zenbat eta ionizazio-energia txikiagoa izan atornoak,

orduan eta joera gehiago izango duela ioi posi t iboak emateko baiezta

dezakegu; hau da,elektropositiboagoa izango dela .Horrela, ionizazio-energia

txikienak metalei dagozkienez,ioi positiboak emateko erraztasun handiena

duten elernentuak izango dira.

c) Afinitate elektronikoa

Atorno batek elektroi bat bereganatzean askatzen den energia

atornoa + e- - ioi- + Eaf(Eaf=afinitate elektronikoa)

Joera hau kanpoko mai la i a betea duten atornotan (ez-metaletan)

ageri da.

Afinitate elektronikoa,ionizazio-energiaren alderantzizko propie-

tatea da,neurri batean .Periodo batetan eskubi aldera handiagotzen da,

erregela orokor bezala ,eta talde batetan erradioa tx i kiagotzean(gora al-

dera)handiagotzen da, honela nukleoaren erakarpen-indarra gehiago na-

barrnentzen delako(2.5. taula)

2.5.TAULA: Halogenoen a f i n i t a te elektronikoak

Eleientua Afinitate Elektronikoa (eV)

3,45*

Br 3 . 3 6

'Arau gabeko ba l io honen arrazoia f luorraren azken rrai la elek-

tronikoaren (bigarren bolurnena)bol urnen tx ik ia da .Sartzen den elektroia

besteak a ldaratu egiten bai t dute.

Atorno batek elektroia bereganatzean eratzen den ioi negatibo-

aren bolurnena,atorno neutroarena baino handiagoa, da beti ,zeren sartzen

den elektroia lehen zeudenen aldarapen-indarraren rnenpean bai t dago

eta honek atornoaren bolurnen handitzea bai t dakar.

d) Elektronegatibitatea

Elektronegatibi tateak ,atorno batek beste batekin elkartzean kon-

part i tzen duen elektroi-parearengan duen erakarpen-rnai la(eta, beraz,

elektroien desplazarnendua) neurtzen du.

Lotura hestua du aurreko propietateekin.Horrela,afinitate elek-

troniko eta ionizazio-energia handia dituen atornoak elektronegatibitatea-

ren ba l i o handia du.Paul ing-ek ,atomo batek besteekin duen loturen

energiak kontutan harturik,elektronegatibitate-eskala bat proposatu zuen

Eskala honetan elementuen elektronegatibitate-balioa O-tik 4-ra b i tar te-

koa zen.

Elektronegat ibi tatea periodikoki aldatzen da.Periodo batetan

eskubi a ldera handiagotzen da eta talde batetan gora aldera(2.6.taula).

2.6.TAULA: Elementu adierazgarrien elektronegatibitateak

Metalek elektronegat ibi tate tx ik ienak di tuzte eta ez-metalek J

handienak .Lehenengoei elementu elektroposit ibo der i tza ie eta bigarrenei

elementu elektronegatibo.

Elektronegat ibi tatea da elementu batek beste batekiko duen

izaera metal i koaren (edo ez-meta 1 i koaren ) ma i l a konparatzeko erab i 1 tzen

den neurria.Elementua zenbat eta elektronegatiboagoa orduan eta ez-me-

t a l ikoagoa izango da eta alderantziz.Honela,f l uo r ra da elementurik e z ~

-metal ikoena eta zesioa ,metal ikoena(5)

(5) Berez F r da, bainan erradiaktiboa eta erraz deskonposatzen dena izatean, alde batera u tz iko dugu.

AR l KETAK

2.1.- Ondorengo elementuetatik:F,K,He,C,Mg,zeini dagok io ionizazio-ener-

g i a r i k t x i k iena? .

2.2.- l da tz ezazu ondorengo io ie i dagozkien e g i t u r a elektronikoak:O=,Na+

~ g ~ +

2.3.- Ze rga t i k ionizatzen d i r a e r r a z metal a l k a l i n o a k ?

2.4.- Bostgarren per iodoan 18 elementu daude.Zergat ik?

+ 2.5.- H, He e ta ~ i ~ + espeziek e lek t ro i bana dute.Adieraz ezazu h i rue ta -

t i k zeinek izango duen: a ) e r r a d i o r i k hand iena eta b ) ionizazio-

-ene rg ia r i k hand iena.

2.6.- Nolakoak izangc d i r a ( h a n d i a k / t x i k i a k ) gas nobleen ionizazio-ener-.

g i a e ta a f i n i t a t e e lek t ron i koak?Ar razo i tu zure erantzuna.

2.7.- Ondorengo konf iguraz ioak emanez:

2 2 2 a ) 1s 2s p

2 1 b ) 1s 2s

2 2 6 2 3 c ) 1s 2 s p 3 s p

1) Esan ezazu elernentu hauek t rants iz iozko edo ba rne t rants iz iozko

elernentuak d i ren.

2) Adieraz ezazu zein per iodotakoak d i ren .

3) "Ad ie razgar r i ak " d i renetan,esan ezazu zer elementu d i r e n eta

ze in ta ldetakoak.

2.8.- Barne t rants iz iozko segida bako i t zak 14 elernentu d i tu :zergat ik?

Zein d a beren prop ie ta te k im ikoak i a be rd inak izatearen a r razo ia?

2.9.- Ordena i tzazu ondorengo elementuak af ¡ni tate elektronikoarekiko:

Te,CI ,Fe,S

2.10.- Konpara i tzazu beren lotura-luzeren arabera ondorengo molekulak :

HF,HCI,HBr,HI.

3. - ATOMOEN EGITURA ELEKTR I K O A , B I L A K A B I D E H ISTOR IKOA

3.1 .- SARRERA

3.2.- l Z B 1 KATOD I KOAK.ELEKTROIA.THOMS0N-EN EREDU

ATOM I KOA . 3.3.- ERRAD IOAKT I B 1TATEA.RUTHERFORD-EN EREDUA.NU-

KLEOA.

3.4.- ESPEKTRO ATOMIKOAK.EFEKTU FOTOELEKTRI KOA.

3.5.- BOHR-EN EREDUA.SOMMERFELD ETA ZEEMAN-EN ZU-

ZENKETAK.

3.6.- UHIN-GORPUZKULU BIKOIZTASUNAREN PRINTZIP IOA.

ZIHURGABETASUNAREN PRINTZIP IOA.

3.8.- KONF I GURAZ I O ELEKTRON I KOA.

Avogadro-ren h ipo tes ia rek in ba te ra teor ia atorniko rnolekularra

osatzen duen Dal ton-en teor ia etorni koa ,oso egok i a age r tu zen er reakz io

k i rn ikoak aztertzerakoan l o r t u z i ren lege estekiornetrikoak azaltzeko.

Hala e ta guz t i z ere, las ter has i z i ren teor ia honen zenbai t postu-

l a t u za lantzan ja r tzen, batez ere, atornoen zat iez in tasunar i buruzkoa eta

elernentu bako i tzaren ezaugarr i nagus ia bere masan f inkatzen zuena.

Faraday-k 1830.urtearen i n g u r u a n e l e k t r o l i s i a r i b u r u z eg in z i tuen

experirnentuetan agertzen zenez,atornoak ez z i r e l a Dal ton-ek suposatu zuen

bezain s inp le eta zat iez inak i k u s i zuen.Korronte e lek t r i koak a ldakun tza

k i rn iko b a t sortzeak zera ad ie raz i nahi' zuen:materia e ta e lek t r i z i t a tea -

ren a r tean e r laz io ren b a t bazegoela ,a Ieg ia ;edo beste e r a ba te ra esateko,

atomoek izaera e lek t r ikozko e g i t u r a i zan behar zutela.

' Zenbai t u r t e beranduago a u r k i t u zen elernentuen t a u l a per iod ikoa

ere, atornoaren konp lexutasunaren a lde ra le r ra tzen zen. I zan ere,atornoaren

ezaugar r i nagusiena,DaIton-ek zioenez,bere p i s u a bazen,pisu atorniko

antzerakoa duten elementuek ( t a u l a n e l k a r r e n ondoan daudenak , beraz)

antzerako prop ie ta teak i zan beharko l i tuzkete.Nola aza l zitekeen orduan

halogeno(oso ox ida tza i lea)bako i tzaren ondoan gas noble b a t (erabat gel-

doa)aurk i tzea,e ta honen ondoan metal a l k a l i n o b a t (oso er reduktorea)? .

Elernentuen propietateen e r rep i ka tze pe r iod i ko hor rek azalpen ba t

eduk iko luke,atornoa hor ren s inp lea ez de la suposatuz eta pe r iod i kok i

e r rep i ka tzen dena bere eg i t u r a del a ona r tuko bagenu.

Edonola ere,XIX rnendearen azken a lde ra a r t e ez zen f roga tu ato-

moa z a t i g a r r i a eta izaera e lek t r i koduna zenik.

3.2.1 .- l z p i ka tod i koak

Huts-hodi b a t generadore b a t i konekta dak izk iokeen p l a k a b i d i -

tuen b e i r a z k o hodi b a t bester ik ez da.

Huts-ponpara

I z p i katodikoen hodia

3.1.-Irudia: I z p i katodikoen (anodora zuzenduak) eta i z p i posit iboen (katodora zuzenduak) eroakzioa, deskarga-hodi batean.

Bere b a r r u r a gas ba t sartzen bada,nahiz eta ap l i ka tu r i ko poten-

tz ial-di ferentzia handia izan,ez da ezer gertatzen,gasak bald in tza a r ruc

tetan isolatzai le i a perfektuak b a i t dira.Baina,hutsa egiten badugu

(p < 0,01 atm.)vo l ta ia handia mantenduz gasa e lekt r iz i ta tea eroaten has-

ten da eta, b ide batez,argia igortzen .Hori besterik ez d i r a ,adibidez,orain

hainbeste erabi l tzen d i ren hodi f1uoreszenteak.Argiaren kolorea bar ruan

sar tu tako gasaren menpean dago. Esaté baterako, neonak kolore gor r i la-

ran jatsua sortzen du;argonak, urd ina; sodic - baporeak, h o r i a ; m e r k r i o ba-

poreak, berdeska, . . . -4

Baina hutsa areagotzen denean(p < 10 atm.),luminositatea ere

areagotu beharrean,desagertu egi ten da eta, Crookes-ek au rk i t u zuen be-

zala,katodoaren aurkako aldean fluoreszentzia ahul bat ikusten da. lku-

s i zen, halaber,elektrodoen artean objektu ba t sartzen bazen, bere i tzala

agertzen zela katodoaren aurkako orman.

Guzt i hau a rg i tzeko,ondorengo azalpena eman zen : katodoan izp i

batzuk sortzen d i r a eta aurkako ormaren kontra jotzerakoan arg ia( f luo-

reszentzia)sortzen dute.Horregatik, i zp i hor iei i zp i katodiko izena eman

z i tzaien.

3.2.2.- Elektroia

Thomson-ek eta beste z ien tz i la r i batzuek zenbait experimentu egin

ondoren,zera i kus i zuten:

- Izp i katodikoak elektrometro baten elektrodora eramaten zirenean

elektrodoa negat iboki kargatzen zcttela.Beraz,izpi katodikoak negatiboak

d i ra .

-Eremu e lekt r iko eta magnetikoetan e rakar r iak edo aldenduak iza-

ten d i ra ,ka rga negatibodun pa r t i ku l ak bezala.Part ikul ek erernu rnagneti-

kotan jasaten duten desbidazioa J .~ lucker -ek au r k i t u zuen -1 858.urtean

eta erernu elektr ikoetan jasandakoa E.Goldstein-ek 1876.urtean.

Beraz,izpiak ez d i r a elektrornagnet ikoak,baiz ik eta katodotik i r te-

tzen d i ren ka rga negatibodun par t i ku laz osatur ik daude.

-Gai nera ,pa r t i ku l a hauek bet i berdi nak d i r a , ba r ru ra edozein gas

sartzen badugu ere.

Areago oraindik,Thornson-ek 1897.urtean par t i ku len karga/rnasa

er lazioa ka l ku l a t u zuen,beren propietate rnagnetikoak eta elektr ikoak

kontutan ha r t u r i k .

Par t i ku la negatiboak erernu e lekt r iko eta rnagnetikoetan zehar pa-

sarazten d i r a .

Eremu e l e k t r i k o a k d e s b i d a t u t a k o a

D e s b i d a t u g a b e a

Eremu m a g n e t i k o a k d e s b i d a t u t a k o a

3.2.Irudia: Thomson-en aparatua kat io i -par t iku len ikerkuntzarako. (M, eremu magnetikoa, paper-planu barrura joango l i t z a - teke) .

freriiu batel< eta b e s t e a ~ izpien direkzioa okertzen dute ba ina no-

rantza desberdinetan.Dernagun(E)erernu e lekt r ikoa konstante rnantentzen

dugula, (H)erernu rnagnetikoa aldatzen dugun b i tartean ,erernu b iak e lkar

orekatu a r te eta ,beraz,part ikula negatiboak desbidatu gabe iragatea lor-

t u arte. Une honetan:

lndar rnagnetikoa = lndar e lekt r ikoa

nondik,

eta :

Orain eremu e lekt r ikoa deskonektatzen badugu, indar magnetikoak

lirii erradiodun kurba bat eginerazten d io pa r t i ku l a r i ; "ri' hor i berehala

ka l ku la daiteke pa r t i ku l ak pan ta i lan jasan duen desbidazioa neurtuz.

Orduan:

lndar magnetikoa = masa.azelerazio zentripetua

Hau da:

Nondik:

~ . q . v = m.. v2

E,H eta r neurtuz,karga negatibodun pa r t i ku l a horien karga/rnasa

er lazioa atera dai teke.

Er laz io hor i hurrengoa da:

Er laz io hor i e lekt ro l is i experimentuetako ioiena baino 1000 b ider

handiagoa zen ,edo gehiago.Honek esan nahi zuen ,par t i ku la horien masak

oso t x i k i a izan behar zuela.Gainera,q/m er laz io hor i izp i katodikoetan

bet i konstantea da;ez du zer i kus i r i k ba r ru ra sar tu tako gasaren izaera-

rekin. Thomson-ek hemendik zera ondorioztatu zuen: l zp i katodikoen pa r t i -

ku l ak ez z i re la atomo kargatuak,hau da io iak,baiz ik eta atornoen barru-

' ko par t ikula batzuk,atomoen zat iak.Part ikula hauei elektroi izena ernan

zitzaien.G.J.Stoney izan zen 189l.urtean izen hor i proposatu zuena.

Guzti hau egiaztatu egin zen Mi l l ikan-ek 1913.urtean elektroiaren

.karga atera menean:

Elektroiaren masa -orduan zera izan behar zen:

Nondik:

Masa hor i atomorik arinenarena, hidrogenoarena,baino 1840 bider

tx ik iago da,gutxi gora behera.

Orduan,argi dago,elektroia atorno barruko pa r t i ku l a t x i k i bat de-

la .Atomoa ez da ,beraz, Da1 ton-en teoria atorni koak esaten zuenez,zat iezina.

Aurki tu da atornoaren zat i bat,elektroia,lehenengo pa r t i ku l a azpiatornikoa.

3.2.3.- Thomson-en eredu atornikoa

Atomoaren izaera elektr ikoa ikus i ta ,atomoaren egi tura eztabaidatu

behar da.Atomo-barruan karga e lekt r iko negatiboak badaude eta atornoa

bere osotasunean neutroa bada, karga posi t i boak ere egon beharko d i ra .

Atomoaren bolumena j ak i tea erraza da, gu tx i gora behera:

E lement uaren rnol baten bol urnena Atomoaren bol urnena = Avogadro-ren zenbak i a

Molaren bolumena elementua egoera solidoan dagoenean neurt7en

da ,suposatzen ba i t da egoera horretan atornoak el karren ondoan daudel a

tartean hutsune hand i r i k utzi gabe.

Elementu desberdinekin egindako k a l kuluotatik ateratzen da bolu-

men atornikoa 10 -24 cm magni tudearen inguruan dagoela ,gutx i gora be-

hera.Atornoa esferi koa dela suposatzen badugu,erradioa lo-' cm i n g u r u b

izango da.

Nola kokatzen d i r a karga posit iboak eta negatiboak tarnainu ho-

rretako bol umen batetan?.

Hauxe da Thomson-en erantzuna :Atomoa esferi koa da,masa posi t ibo

eta uniformeki hedatu bat da,noh sar tu r i k b a i t daude elektroi negati-

boak.Adibide batek in ulertzeko:atomoa "plum-cake" antzeko zerbai t izan-

go l itzateke oreak karga posi t i boa eduki ko 1 uke eta mahaspasak elek-

troiak izango 1 irateke.

3 , 3 , - ERRAD 1 OAKT 1 B 1 TATEA, RUTHERFORD-EN EREDUA, NUKLEOA

3.3.1 .- E r r a d i o a k t i b i t a t e a

1896.urtean,Thomson-ek i z p i ka tod i koek in eg indako exper ientz ien

azken emaitzak a r g i t a r a t u ba ino urtebete aurret ik ,Becquerel-ek gero

e r r a d i v a k t i b i ta te izenarek in ezagutuko zen fenomenoa a u r k i t u zuen.

Laster f r o g a t u zen substantz ia e r rad ioak t i boek emi t i tzen z i tuz ten

e r rad iaz ioak hir'u mota desberdinetakoak z i re la :a l fa ,beta e ta g a m a i z p i -

ak . l z p i hauek e raba t b e r r i a k a l z i ren? :o rdu ra r te ezagutu gabeak?.Era l

tzuna las ter j a k i n zen:Beta i zp iak , i zp i ka tod i koak ,beza la ,e lek t ro i - ko r ro~

te b a t bes te r i k ez z i r e n .Gamma i z p i a k ez z i r e n izaera gorpuzku lardunak,

Roentgen-ek a u r k i t u b e r r i z i tuen X izp ien antzekoak z i ren,beren uh in-

- 1 uzera o r a i n d i k hauena ba ino t x i k i a g o a bazen ere.Al fa i zp ie i dagokie-

nez, Ruther ford i zan zen gu re mendearen has ieran, he1 io-nukleoz osa tu r i ko

p a r t i k u l a - k o r r o n t e b a t z i r e l a f roga tu zuena.

3.3.2.- Rutherford-en eredua:eredu n u k l e a r r a

Ruther ford b e r a i zan zen metalezko x a f l a rnehe b a t zeharkatzen

zu teneanapar t i ku le i ger ta tzen z i t za i zk ien fenomenoak aztertzerakoan,ato-

moaren eg i t u r a r e n estudioan sekul ako au r re rapausua eman zuena, atomoak

nuk leo zen t ra l - b a t zue la a u r k i t u zuenean.

Hor regat ik bere e reduar i e redu n u k l e a r r a esaten zaio.

P a n t a i l a f l u o - r e r z e n t e a

Thosison-en Rutherford-en a tomo ak atomoak

1 .k m e t a l i k o a 3.3.Irudia: Zenbait partikulen desbidazio handiak Thomson-en modelog

rekin ez .ziren ondo explikatzen baino bai Rutherford-

l g l l .urtean eg in zuen experirnentu farnatu hartan,zera ikus i zuen:

apa r t i k u l a gehienek desbidatu gabe zeharkatzen zuten metalezko xaf la

(Thomson-en eredu atornikoarekin espero zi tekeen bezala) , baina par t iku-

la-kopuru t x i k i bat ,eta bet i berdintsua,desbidatu egi ten zen,angelu oso

handiak osatuz gainera;are gehiago,part ikula batzuk atzera egi ten zuten

"errebotatu" egi ten zuten.

c m v va N u k l e ~ a ~ = , ~ ~ . v

a p a r t i k u l a k + ze

3.4.-'rudia: a par t iku len t r a j ek to r i a desberdinak Rutherford-en exper ientzian a eratako t r a j ek to r i a naharoena da.

Hau nola interpretatu? .Thornson-en ereduak ez du fenornenoa azal-

tzen.0 qar t i ku len desbidazio handiak eta erreboteak masa handiko eta

karga posi t ibo handiko pa r t i ku l a batek in izandako " t a l ka " baten bidez

azal zi tezkeen soi l i k . Horregati k suposatu zuen Rutherford-ek atomoaren

karga posi t ibo guzt ia eta i a masa osoa bolatxo t x i k i batetan kontzen-

t ra tu r i k zegoela:nukleoan;alegia.

Rutherford-ek berak ka l ku l a t u eg in zuen, Coulornb-en legea apl ika-

tuz,nukleo baten(Au nukleo baten) tamainua.

TALKAREN AURRETIK: TALKA p

-,e a Par t iku la

z 1 2

Au Nukleoa

Energia potentz ia i e lekt r ikoa:

3.5.-Irudia: Rutherford-en experientzia C-eratako t ra jek to r iaz Au atomoaren eri-adio nuklearra ka lku la daiteke.

Orduan bete beharko da:

a par t i ku la ren

m =

Orduan :

masa eta a b i a d u r a ~ ;?aueK d i r a :

2.2.79. (48.10-'O)2 6,64.10-24.(1 ,6 .10Y)z~ = 4,4.10-l2 cm.

-8 Atornoaren erradioa 10 cm i n g u ~ k o a dela ,hau da nukleoarena

baino 10.000 b ider handiagoa dela,kontutan har tur ik ,zera ondoriozta

dai teke:atomoa ez dela, Thomson-ek zioenez ,masa eta karga uniformedun

esfera bat,baizik eta:

-Atomoa i a hutsa dela.Horregatik a pa r t i ku l a gehienak desbidazio-

r i k gabe iragaten dute xaf la .

-Atornoaren e lekt r iz i ta tea ez dagoela uniforrneki banatuta,baizik

eta e lekt r iz i ta te posit iboak,eta i a masa guzt iak ere,puntu Date-

tan kontzentratur ik egon behar duela,desbidazioak puntu horren

inguru t i k i ragaterakoan gertatzen d i re lar ik .Zentru hor r i nukleo

der i tzo.

-Atornoa neutroa denez,atornoaren azalean dauden elektroien kopu-

r u a nuk leoaren karga posi t i boa konpentsatzeko bezai nbestekoa

izan behar dela.

33.3.- Nukleoa

Nuk leoan protoi dei tu r i ko o inarr izko pa r t i ku lak daude.

Par t i ku la hauek huts-hodi batetara hidrogenoa sartzen dugunean

lortzen d i ren izp i kanalak edo posi t iboak dira,eta beren ezaugarr iak

hauek d i r a :

.Posit iboki kargatuta daube.

. Beren masa elektroiarena baino 1040 b ider handiagoa da ,gutx i

gora behera.

. Bere karga elektroiaren adinakoa da,baina posit iboa.

Hala ere,berehala i k u s i zen elementuen masa atomi koa,nukleoko

protoien k o p u r y a r i zegokiona ba ino hand iagoa izaten zela beti.Hau aza l -

tzeko,zera pos tu la tu zen:Nukleoan k a r g a e l e k t r i k o r i k gabeko eta pro to ia-

ren antzeko masa zuten beste p a r t i k u l a batzuk egon behar zu te la .Par t iku-

l a hauei neut ro i izena eman z i tza ien. Chadwick izan zen 1932.urtean

aldez a u r r e t i k pos tu la tu r i ko p a r t i k u l a hauek exper imenta lk i a u r k i t u z i -

tuena . Nukleo b a r r u a n dauden p ro to i eta neut ro ie i nuk leo i izena ere

ernaten za ie o roko rk i .

Atomo neut ro batetan,nukleoko pro to i -kopuruak eta azaleko elek-

t ro i -kopuruak be rd inak i zan behar dute.Kopuru hor rek atomoaren(z) S- bak i atomikoa def in i tzen du.

Protoien gehi neut ro ien kopuruak ,ordea, atomoaren ( A ) zenbaki ma-

sikoa def i n i tzen du.

Hurrengo t a u l a n o ina r r i zko p a r t i k u l a hauen datuak agertzen d i -

tugu :

Nukleoa d a ,ares t ian esan beza la ,Rutherford-en ereduaren a u r k i-

kuntzar ik nagus iena, hur rengo eredu atomikoetan ere mantenduko dena.

Hala eta guz t i z ere,Rutherfor-en eredu honek bere a lde ahu lak ere bad i -

tu,batez ere,elektroien e g i t u r a azaltzean.Zeren eta atomoaren azaleko

elektroiak nuk leoaren i n g u r u a n b i r a k a i b i l i k o b a l ira,elektromagnetismo

k las ikoaren legeen arabera,energ ia emi t i t uko b a i t lukete, beren energ ia

galduz joango l i r a t e k e e l a r i k ,eta azken ik ,nuk leora e ro r i ko l i ra teke.

E lek t ro ia

Pro to ia

Neutroia

Horretaz gainera,eredu honek ez d i t u azal tzen espektro atomikoen

desjarraitasunak;frekuentzia j a k i n ba tzu tako m a r r a a rg i t suz osotur ik

ba i t daude.

masa elektr.(m.a.u)

0,0005976 i O

1,0075P 1

1,00893 i 1

masa(kg )

9,106

1,661

1,662

karga( C)

-1,602 lo-19

-19 +1,602 10

O

karga e lek t r .

-l

O

3 , 4 , - E S P E K T R O A T O M I K O A K , E F E K T U F O T O E L E K T R I K O A

3.4.1.- Espekt ro atomikoak

Espektroak lor tzeko a p a r a t u a k espek t rogra foak d i r a .Beraietan, a r -

g i a egozten duen mater ia la dago:arg i - i t u r r i a .Arg i h o r i zuzendu egi ten da

e ta p r i sma ba te tan jasandako e r re f rakz ioaz bere osagaietan banantzen

d a .A rg ia ,normalean , f rekuentz ia b a k a r r e k o u h i n elektrornagneti koa i zan

behar rean, zenbai t f rekuentz ia desberdinetako uhinez osotur ik dagoen

mul tzo b a t iza ten da,eta rnultzo ho r re tan dauden osaga iak , ingurunez a l -

da tzerakoan, ange lu desberdinez desbidatzen d i r a .

Gero,prisrna zeharka tu ondoren, p l a k a fo togra f i k o bate tan har tzen

d a i r u d i a .

Len t e a P r i s m a U l t r a m o r e a

P l a k a f o t o g r a f i k o a

3.6.-Irudia: Espektroskopioa e t a hidrogeno-espektroa

Adibidez,hodi ba te ta ra hidrogenoa sar tzen dugu.Tx inpar t b a t sa l -

ta raz ten d u g u e ta hidrogenoak i r r a d i a z i o elektromagnet i koa egozten du,

i n f r a g o r r i a n , i kusko r rean eta u l tramorean. Har dezagun i kusko r rean ikus-

ten den espektroa.

3.7.-Irudia: Hidrogeno-atomoaren espektroa, zona ikuskorrean.

Ba l mer-ek 1885. ur tean, zenbai t k a l k u l u e g i n ondoren h idrogenoaren

espektroak banda i kusko r rean lege h a u j a r r a i t z e n zuela a te ra m e n :

O

non, B: Balmer-en k tea = 3.645,6 A , eta

n : 3,4,5 ,....... b a i t d i r a .

Balme-en ser iea i zan zen h idrogenoaren espektroan a u r k i t u zen

lehena,bere m a r r a k giza-begia sen t i ko r ra den espektroaren bandan au r -

k i tzen d i re lako.Ba ina hidrogenoaren espektroan beste ser ie ba tzuk ere

badaude.Serie hauek beren a u r k i t za i leen izenak har tzen d i tuzte.

Ryberg-ek a lda tu (o roko r tu ) e g i n zuen ,Balmer-en formula , h idroge-

noaren espektroaren ser ie guzt ien tzat a p l i k a g a r r i a i zan zedin:

non R,,: Rydberg-en k tea = 109.677.7 cm-' , eta

n 1 ,n2 = zenbak i oso e ta pos i t iboak b a i t d i r a .

Garb i dago Rydberg-en formula Balmer-ena b ihu r t zen de la n,=2

eta n = 3,4,5 ,... egi ten b a d i t u g u . l k u s dezagun:

2

2 ;non n= 3 , 4 , 5 . . . .

- - - B denez

Hurrengo t a u l a r e k i n hobeto u l e r t u k o d a Rydberg-en formula a p l i-

katzeko modua :

Seriea Aurki tu zeneko urtea

Balmer 1 1885

Paschen 1 1908

Brackett l 1922

Pfund I 1927

Humphe e y s l 1952

Azpirnarratu egin behar da ba i Balrner-en formula eta ba i Ryd-

berg-ena ere,guztiz experimentalak direla,espektroskopiatik lor tutako

datuetat ik aterata daudela.Baina,zalantzarik gabe,forrnula horiek lege

konkretu batzuk j a r r a i tzen di tuen fenorneno baten adierazpen matemat ikoa

d i r a . Fenomenoa *atomi koa denez gero, atomoaren egi tu ran ber tan aurk i tu

behar bere azalpena.Hemendik aurrera, beraz,edozein eredu atornikok, ba-

l iozkoa izan nahi badu,guzti hor i kontutan ha r t u beharko du eta azal-

pen bat eman beharko d io Rydberg-en formular i .

n 1

1

2

3

4

5

6

3.4.2.- Efektu fotoelektrikoa

Fenorneno hau Hertz-ek a u r k i t u zuen 1887.urtean.Orduan ikus i ze-

nez a rg iak ,metal batzurengana he1 tzerakoan, korronte e lekt r ikoa sortzen

zuen .

2,3,4,. . . 3,4,5,. . . 4,4,6,. . . 5,6,7,. . . 6,7,8,. . . 7,8,9,. . .

Fenornenoa gehiago aztertuz, zera i kus i zen:

Espektroaren zona

ultramorea

ikuskorra

in f ragor r ia

in f ragor r ia

in f ragor r ia

in f ragor r ia

-Argiak frekuentzia rninirno bat izan behar du metaleko elektroi

batzuk askatu eta kanpora i r ten ahal daitezen.Minirno horretara

ez bada heltzen,ez da efektu fo toe lekt r ikor ik agertuko.

4 l e k t r o i e n energia zinetikoa handiagoa da arg iaren frekuentzia

handiagoa denean.

-Argiaren intentsi tateak ez d ie elektroiei energia gehiago ernaten

egi ten duena zera da:elektroi gehiago atera.

Efektu hau ezin zen azaldu erradiazioaren teoria k las ikoarek in ,

zeren eta honen arabera ,elektroiek energia gehiago izan beharko ba i t

zuketen anpl i tudea(eta bera/ i n ten t s i t a tea )hand i t zean .

E fek t i ~a Eir15teiri-el.. a7d l d i ~ l u r n 1905. i i r tean .Horretarako,bost ur te

aurret i k Planck-eh materiak !~ero t r r r -ah oan enii t i tzen duen energia azter-

tzerakoan atcra zuen oridorio bar c.-abi l i zuen, hauxe a 1egia:Energia ez

dela ja r ra ia ,ez in dela miigayaheki 7ritikotu,tiot,."kuantu' deituko d i ren

energiaren za t i r i k t x i k ien eta zatiezin batzuk ex is t l t /e i i direla.Gorputz

batek emititzen(edo absorbi tzen duen energiak kuantu horren rnult iplo

osoa izan behar duela.Energiaren kuan tu hor iek ,~unparaz io baterako,ma-

teriaren atomoak bezalakoak izango l irateke,azken hauek,Greziako filoso-

fo atomistek eta Dalton-ek berak suposatren zuten legez,benetan atorno

-zatiezinak- izango ba l i r a bederen.

Einstein-ek a rg i a arg i -kuantuz edo fotoiez osatur i k zegoela supo-

satu zuen,fotoi bakoitzaren energia E = h . ,> 7elar ik,non h = Planck-en - 34

konstantea = 6,625.10 J. s eta v a rg ia ren frekuentzia ba i t z i ren.

Efektu fotoelektr ikoaren ezaugarr i berezi horiek honela azalduko

l i rateke: 2

ata1 bakoi taren esangura hauxe izani k :

h v : fotoi bakoitzaren energia

e, : e lekt ro ia rnetalera lotzen duen energia eta bera askatzeko behar

dena .Energia hau rnetalaren izaeraren menpekoa da.

2 1/2 m v : e lekt ro iak metaletik ateratzerakoan duen energia zinetikoa.

Argiaren 9 f rekuentzia h.v = e ekuazioak ernaten d igun minimoa m baino tx i k iagoa bada ,ez da efektu fo toe lekt r ikor ik gertatuko,fotoiak ez

b p i l dute e lekt ro iak rnetaletik askatzeko behar den bezainbesteko ener-

g i a r i k izango.

Minimo horretat ik gora, zenbat eta frekuentzia handiago izan ,"e1'

metal-mota bakoitzarentzat konsiant'ea denez,elektroiak orduan eta ener-

g ia zinet iko handiagorekin i r tengo d i r a .

Frekuentzia konstante mantenduz,intentsitatea handitzen badugu,

hau da,fotoi-kopurua handitzen badugu,askatutako elektroi-kopurua ere

hand i tu egingo da,baina ez e lekt ro i hauetar iko bakoitzaren energia zi-

net i koa,metalera iri ts i den fotoi bakoi tzaren energia berd in mantendu

ba i t da.

3 .5 - BOHR-EN EREDUA, SOMMERFELD ETA ZEEMAN-EN ZUZENKETAK

3.5.1 .- Bohr-en eredua

Bohr-ek sekulako arrakasta izan zuen 1913.urtean hidrogenoaren

espektroari azalpen bat a u r k i t u zionean.Honen gakoa hauxe izan zen:Ru-

therford-en ereduari ,Planck-ek au rk i tu tako eta Einsteinek efektu fotoe-

lek t r i koa azaltzeko erabi 1 i tako, teor ia kuant ikoa apl ikatzea.

Bohr-ek suposatu zuen,atomoa ere kuan t i f i ka tu r i k zegoela;hau da,

energi kan t i ta te z i leg i batzuk bester ik ezin izan zituela.Elektroia,orduan

ezin da nuk leot ik edozein d is tantz ia tara (Rutherford-en ereduak zioen be-

za l a l b i r aka egon,orbita j a k i n batzuk ba i z i k ez di tzake egin,beste guzt i-

ak debekatuta daudelar ik .Elektroi ba t energia handiko orb i ta batetat ik

energia tx ik iagoko beste batetara jauzi egi ten denean,energi di ferentzia

fotoi modura j au r t i k i tzen da ,fotoiaren frekuentzia Planck-en formular i

j a r r a i tuz atera ahal de la r i k .Horrela azal tzen da,orduan ,atomo baten es-

pektroan marra -frekuentzia- j a k i n batzuk bester ik ez agertzea.

Borh-ek bere eredua h i r u postulatutan o inar r i tuz e ra i k i zuen:

1.Postulatua: Elektroia nukleoaren inguruan b i r a k a a r i da,orbi ta z i rku-

l a r r a k eginez eta energ iar ik emi t i tu gabe.

Erakar-indar-elektrostatikoa = elektroiaren masa b ider azelerazio

zentripetua.'

2.Postulatua: E lekt ro iaren momentu angeluarra J.h/2n -ren mul t i p lo osoa

duten o rb i tak baka r r i k d i r a posible. -. Hau-da: J = n.h/2r ( n = zenbaki kuant ikoa = l,2,3, ... ) ~ a i n a : J = 1.w = m r2 ."/r = m.v.r

Orduan : m. v .r = n. h/2 n

eta

v = n h n2 h2

; v2 2n r m n r m2

Lehenengo postulatuko adierazpen matematikoarekin alderatzen ba-

dugu:

nondik,

n - r i 1,2,3,4,5,. . . ba l ioak emanez o rb i ta z i legien erradioak atera

ahal d i r a ,zein zenbaki oso hor ien ka r ra tuen arabera handi tzen ba i t d i -

r a .

n = l denean e r rad io tx ik ieneko o rb i ta daukagu.Beronetan elektroi-

ak energia t x i k iena du.Hori izango l i tzateke(e1ektroi bat lehen orb i tan )

hidrogeno-atomoaren funtsezko egoera ,energia t x i k iena behar duena eta,

beraz,egonkorrena dena.Honek ez du esan nahi e lekt ro ia k i tz ikatuta ba l -

d in badago,nonbaitetik energia ha r t u eg in duelako, b igarren,h i rugarren

edo beste edozein o rb i ta tan egon ez daitekeenik.

3.Postulatua: E lekt ro ia o rb i ta batetat ik energia tx ik iagoko beste o rb i ta

batetara erortzerakoan askatzen den energia ,foto¡-modura emi t i tzen da,

beronen frekuentzia Planck-en ekuaziot i k ateratzen dena delar ik .

Suposa dezagun elektroi k i t z i ka tu ba t "a" o rb i tan dagoela eta

deski tz ikatu egi ten dela "b" orb i ta ra iraganez.

3.8.-Irudia.

Ernititutako fotoiaren frekuentzia hauxe izango da:

E a - E b = h . v

Edozein orb i ta tan dagoen elektroiaren energia osoa ka lku la tu egin

go dugu.Lehenik,energia zinetikoa aterako dugu:

k e' ba ina lehenengo postulatut ik dakigunez: v2 = -

m.r

orduan:

Energia potentziala hauxe izango da:

E = e.v, non v elektroia aurki tzen den puntuko potentzial elek- P

t r ikoa ba i t da.

Orduan:

elektroiaren energia osoa, beraz:

Bigarren postulatuan r-rentzat atera dugun adierazpena erabi l tzen

badugu:

2 2 2 4

-k e - - k ' - 2r me = - - ( k ' = k t e ) E =

2 2 n;h2 n 2

2h .n

4,2 kme 2

Eman dezagun e lek t ro i b a t n 2 0 r b i t a ba te ta t i k nl beste o r b i t a ba-

te tara erortzen dela.0rduan:

b a i n a

orduan:

1 - V A . V = C d e n e z , - . - -

A

k ' hc - = RH egi ten badugu

1 - 1 1 - = v = R,, (- - - ) Rydberg-en formula A n 2 2

1 2

i l t ramorea

L"=, 3.5.2.- Sommerfeld e ta Zeeman-en zuzenketak

Gara i h a r t a k o espektrografoak ez z i r e n oso onak ; hobeagotu z i re-

nean Lyman,Balmer,Paschen eta..besteen ser ie tan agertzen z i r e n le r roak

ez z i r e l a s inp leak ,ba i z i k e ta e l k a r r e n oso ondoan zeuden l e r r o batzuz

osatur iko mul tzoak z i re la , i k u s i zen.Hau aza l tzeko,zera suposatu zuen

Sommerfeld-ek:Elektroiaren o r b i t a k z i r k u l a r r a k izateaz ga inera ,e l ip t ikoak

ere izan ahal zirela.Elipseak b i zenbakiz determinatzen dira,ardatz na-

gusiarena eta ardatz txikiarena.Elektroien orb i ten kasuan ere,ardatz

nagusia n(zenbaki kuantikoe )eta ardatz t x i k i a n (orbi ta z i r ku la r ra izan-

go li tzateke kasu honetan) ,n-1 , n-2,. . . , l .

Sornrnerfeld-ek ardatz t x i k i a def i n i tzeko zenbaki kuant iko ber r i

bat de f in i tu zuen,azimutala deitutakoa,"ll' sinboloaz adieraziko duguna.

Zenbaki kuant iko azirnutalak har ditzakeen bal ioak dvdoko haek d i ra :

Orbitak,orduan honela geratzen d i ra :

n = l t = O 1s ( z i r ku la r ra )

n = 2 t = O 2s ( z i r ku la r ra )

t = 1 2p (e l ip t ikoa)

n = 3 I = 0 3s ( z i r ku la r ra )

t = 1 3p (e l ip t ikoa)

t = 2 3d (e l ip t ikoa)

etabar.

Horrela ,beraz,Sommerfeld-en zuzenketa kontutan hartur ik,energi

rnai l a bakoi tza zenbai t azpimai tetan desdoblatzen dela esan dezakegu.

Zeernan-ek espektroak erernu magneti ko batetan egi terakoan zera

ikus i zuen:Sommerfeld-ek aurk i tu tako lerroak berak ere ez z i re la sinple-

ak ,zenbait lerroz osatur ik zeudela .Lerro horiek ,berr iz ere,sinple b ihur-

tzen d i r a erernu magnet i koa ken tzerakoan . Horregat i k suposat u zen feno-

rnt-io h o r i kanpoko eremu elektromagnet ikoaren eta e lek t ro ia bere o rb i tan

b i r a k a a r i denean sor tu tako erernu elektrornagneti koaren e l ka r rek in t zak

sortua ze la .E l ka r rek in t za hauek a l d a t u eg i ten dute zer txoba i t e lek t ro ia-

ren energ ia eta , beraz, espek t roko lerroen desdoblamendua sorterazten.

Zeeman e fek tu h a u azal tzeko modua zera i zan daiteke:Sommerfel-

-en o rb i tek o r i en taz io pos ib le desberdin ba tzuk h a r d i tzatekeela,zeinen

kanpoko erernu rnagnet ikoarekiko e l k a r r e k i n t z a desberdina b a i t da .

Or ientaz io hor iek determinatzeko beste zenbaki b a t behar da,rn:

zenbaki k u a n t i k o magneti koa.

Or ientaz io desberdinak " 2 " zenbak iaren araberakoak d i r a eta da-

gozkion b a l i o a k 2 , (2 -1), (2-2), . . . . . 2 , l ,O,-1 ,-2, .. . .-(2 -2) , - i z - l ) ,

Guzt i ra (22+ l ) b a l i o d i r a pos ib le .

Orb i tak ,o ra in , honako hauek ¡ tango d i r a :

n 2 m izena

Espektrografoak gehiago zuzendu zirenean, ikus i zen o rdurar te

lor tu tako azken lerroak ere ez z i re la sinpleak,bikoi tzak baizik.Urduan

beste zenbaki bat sa r tu behar izan zen:s,spina bere bal ioak 1/2 eta

-1/2 d i re la r i k ,e ta elektroiak bere ardatzaren inguruan egiten duen b i r a -

keta-h ig idura nolakoa den(parale1oa a l a antiparale1oa)azal tzen duena.

n,z ,m eta S zenbakiak l a u zenbaki kuant ikoak d i r a eta berauek

osatzen dute teoria kuant ikoaren o inar r ia .

Edonol a ere, laster agertu z i ren Bohr-en ereduaren (zuzenketa guz-

t iek in )a lde ahula.k.Alde batet ik,elektroi bakarreko atomoentzat baka r r i k

zen aplikagarri.Bestalde,Bohr-en postulatuak,ikuspegi teorikotik,mekani-

k a k las ikoa eta rnekanika kuant ikoaren arteko nahaste bat ziren eta ho-

nela zenbait gauza(b igarren postulatuko h/2 n ,esate ba te rak0)arb i t ra r io

k i ,edo e rd i enpir'i kok i (Rydberg-en formula ateratzeko) sartzen d i ra .

Arazo guzt i hauek konpondu egi ten d i r a uhin-rnekani karen edo

,mekanika kuant ikoaren ikuspuntua kontutan hartzerakoan.

3,6, - UH I N-GORPUZKULU B I K O I ZTASUNAREN PR I NTZ I P I OA z I HURGABETA-

SUNAREN P R I N T Z I P I O A ,

3.6.1 .- Uhin-gorpuzkulu bikoiztasunaren p r in tz ip ioa

Argiaren izaera, F is i karen h is to r ia guzt ian zehar eztabaidatur iko

arazoa izan da. Izan ere,zer da arg ia:uh ina a l a gorpuzkulua?.

XIX rnendean argi-fenomenoak aztertzerakoan,argia uh in hedakoq

ba t zela onar tu zen;baina XX mendearen hasieran efektu fotoelektrikoa

etabarreko fenornenoak a u r k i t u z i ren eta hauek ezin z i ren ondo azaldu

a r g i a gorpuzkuluz edo fotoiez osotuta zegoela onartzen ez bazen.

Orduan,nola gaind i z i tekeen kontraesan hori?.

De Brogl ie f i s i k a r i frantsesa izan zen 1923. urtean galdera honi

erantzun egoki ba t ernan ziona. Hauxe izan zen esan zuena : kon'traesanik

ez dagoela ,a leg ia ;arg ia aldiberean uhina eta gorpuzkulua dela,hain zu-

zen ere.Bi ikuspegiak erlazionatzeko Einstein-en masa eta energia er la-

zionatzen di tuen ekuazioaz eta Planck-en kuan tu edo fotoi baten energia

bere f rekuentz iarek in lotzen duen ekuazioaz ba l i a t u r i k ondorengo hau

atera zuen:

Ekuazio honetan uhin- izaera uh in luzeraz adierazten da,eta gor-

puzkulu-izaera m rnasaz edo m.c h ig idura-kant i tateaz; ekuazioak horrela

ikuspegi b iak lotzen d i tue la r i k .

Posible izango a l l i tzateke bet i gorpuzkulutzat ha r t u dugun zer-

bait(e1ektroi bat,esate baterako)uhin bat bezala kontsideratzea?.

De Broglie-k baietz esan zuen eta gainera proposatu egin zuen

elektroi ho r r i zegokion uhin- luzera hauxe izango zela:

non m : elektroiaren masa

eta v : elektroiaren ab iadura.

Laster f rogatu zen hau egia zela,Davisson eta Gerrner-ek alde ba-

tetik,eta G.P.Thornson-ek bestetik,l927.urtean elektroi-sorta bat k r i s t a l

bat zeharka araz i zuten eta e lekt ro iak d i f r ak ta tu egiten z i re la ikus i

zuten,uhinak bezala .Gainera ,elektroi hor iei zegok ien uhin- l uzera De Bro-

glie-ren forrnulatik ateratakoaren berd ina zela ere ikus i zuten.

Bestalde,hain eztabaidatua zen Bohr-en b igar ren postulatuak a z e

pen egoki bat au r k i tzen zuen De Brogl ie-ren p r in tz ip ioa onartuz gero.

Izan ere,uhin elektronikoa estazionarioa deneko o rb i tak baka r r i k izango

dira zi legiak eta hau orb i taren "luzera elektroiaren uhin-luzeraren mul-

tiplo osoa denean b a k a r r i k gertatuko da .Orduan:

( h o r r a hor b i g a r r e n postu la tuaren eta h/2 n nond ik sortzen den arazoa-

r e n azaloena! ) .

Ez d a t o z b a t

3.11 .-Irudia. la)

a ) O r b i t a p o s i b l e a b ) E z i n e z k o o r b i t a

3.6.2.- Z i hurgabetasunaren p r i n t z i p i o a

P r i n t z i p i o h a u Heisernber-ek p l a z a r a t u zuen 1927.urtean eta postu-

l a t u z i e n t i f i k o b a t b a i n o ze rba i t gehiago da.Beronen arabera,ezinezkoa

b a i t da rnater iaren barne-egi t u r a zehaztasun osoz ezagutzea .Gizakiak,

ezinbestean,uko eg in behar d i o z ihu r tasunar i , z i en tz ia exper imentalaren

a r l o a n ere,ezagutze-prozesuak be rak rnugatzen b a i t du. .

P r i n t z i p i o honek,egi tura atornikoaren ezagupenar i ap l i ka tzen dio-

gunean,zera postu la tzen du:ezinezkoa de la e lek t ro i ba ten posiz ioa eta

a b i a d u r a zehaztasun osoz e ta a ld ibe rean ezagutzea.Edo rnaternatikoki

a d i e r a z i r i k :

non, Ax pos iz ioaren neurketan eg indako er rorea b a i t d a e ta Ap h ig idu-

ra -kan t i t a tea ren neurketan egindakoa.

P r i n t z i p i o a hobeto u ler tzek0,neurketa konk re tu baten experimentua

aza lduko dugu:e lek t ro iaren posiz ioa neurtzeko,elektroi ho r i nolabai t1 ' iku-

s i " eg in behar da.Suposa dezagun rnikroskopio indar tsu batez eg in ahal

dugula hor i .Baina argi- fotoiak e lekt ro iarek in ta l k a egi ten duenean(hau

da,elektroia "ikustenl' denean) ,azken honen abiadura a lda tu egi ten da,

kant i ta te ezezagun batetan.

Beraz ,elektroiaren posizioa determinatur i k egongo l i tzateke, ba i na

abiadura ezezaguna gertatuko l i tzateke. Eta elektroiaren ib i l b idea deter-

rninatzeko,bere posizio eta ab iadura zehatzak aldiberean ezagutzea nahi-

taezkoa denez,zihurgabetasunaren pr in tz ip ioaren lehen ondorioa hauxe

izan dai teke:ezinezkoa dela e lekt ro iaren ib i l b idea ezagutzea.

Zihurgabetasunaren p r in tz ip ioa neurketa-prozesuaren ondorio zuze-

na da eta ez zaio baka r r i k e lekt ro iar i ap l ikatzen,ba iz ik eta edozein par -

t i ku l a r i .Gorputz rnakroskopi koekin ordea gertatzen dena zera da:neurke-

taren zi hurgabetasuna, hau da egindako errorea, garrantz i gabekoa dela

neurketa experirnentaletan eg in ohi d i ren erroreak ba ino askoz ere t x i k i -

agoa delako.Esate baterako,pi lota baten ib i lb idea,berau ezertan a lda tu

gabe j a k i n dezakegu,fotoiek p i lo taren kon t ra egiten di tuzten talken efek-

tua erabat nabar iez ina ba i t da.

Uhin-rnekanika edo rnekanika kuant ikoa, 1925-27 u r te b i tartean sor-

tu eta gara tu zuten, %hrodinger,Heisernberg eta Dirac-en artean.De Bro-

glie-ren hipotesian o i na r r i tzen da eta Heisernberg-en p r in tz ip ioa eta ener-

giaren teor ia kuan t i koa ere barnean hartzen d i tu.Bere rnuina Schrodin-

ger-ek 1926.urtean e lekt ro ia bezalako p a r t i k u l a t x i k ien portaera deskr i-

batzeko proposatu zuen uhin-ekuazioa da.Berau b igar ren rnai lako ekuazio

di ferentziala da:

non E pa r t i ku l a ren energia osoa b a i t da eta V energia potentziala.

Uhin-ekuazio hor i mekaaikan uh in estazionarioak estudiatzeko

erabiltzen d i ren ekuazioen antzekoa d a . ~ l e k t r o i a r e n izaera b iko i tza kon-

tutan hartzen da,zeren eta bere rnasaren ondoan '4 ,uhin-funtzioa(uhin

elektronikoaren anpl i tudetzat h a r daitekeenalagertzen ba i t da.

Schrodinger-en ekuaziot ik ateratzen dena e lekt ro iarenr uhin-fun-

tzioa eta E energia dira.Eta hauek ateratzerakoan ikusten da ba i bata

eta b a i bestea ere,zenbai t zenbaki osoren (zenbaki kuantik0en)menpean

daudela .Elektroiaren energia ,beraz,zenbai t zenbaki osoren menpekoa de-

nez g e r ~ ~ k u a n t i f i k a t u r i k egongo da eta zenbait ba l i o zi legi j a k i n batzuk

b a k a r r i k h a r t u ahal izango d i tu .

Kasu honetan,orduan,energiaren kuant i f ikaz ioa eta zenbaki kuan-

t ikoak Schrodinger-en ekuazioaren ondorio hutsak d i r a eta ez d i r a arbi-

t r a r i ok i sartu(edo asmatu) behar Bohr-Sornmerfeld-en ereduan gertatzen

zen beza l a.

Edonola ere,funtsezko desberdintasun bat dago mekanika k lasi koan

lortzen d i ren soluzioekin,non gorputz baten higidura-ekuaziot ik bere po-

siz io eta ab iadura zehatzak atera ahal. ba i t ditugu.Schrodinger-en ekua-

zioaren ebazpena ,aldiz, uhin-funtzio modura agertzen da eta honek ez

d igu ez posizio zehatza ez eta abiadura zehatza ematen(zihurgabetasu- 2

naren p r in tz ip ioaren aurkakoa izango ba i t litzateker.Bere y berbidurak

ordea ,elektroia toki batetan aurki tzeko probabi l i t a tea emango liguke.Mi-.

k ro f i s i ka ren bar ru t ian , beraz,ezagutza probabi I is t ikoa ba iz ik ez da.

Hidrogeno-atomoaren elektroiarentzat , Schrodinger-en ekuazioaren

ebazpena h i r u zenbaki osoren menpean dago.Zenbaki hauek Bohr-en ere-

duan ikus i tako n,Z eta m zenbaki kuant ikoekin batera datoz eta har

ditzaketeen ba l ioak orduan ateratako a rau berberekin lor daitezke.

n, 2 eta m zenbaki kuant ikoen ba l i o zi legien hirukote bakoitzak

o rb i t a l ba t def in i tzen du.Orbital hor i nukleoaren inguruko espazioko zo-

n a ba t da,non e lekt ro ia aurki tzeko probabi 1 i tate maximoa ba i t da. Jene-

ratean, i r u d i katzen d i ren orb i talen ba r ruan energia j a k i n batetako elek-

t ro ia a u r k i tzeko %90ko probabi l i tatea gordetzen da.

Bohr eta Schrodinger-en ereduen ar tean oso a lde handia dago.

E lekt ro ia ez da, jadanik,part ikula bat ,ba iz ik eta gehiago a l a gutxiago

d isper tsatur lk dagoen hodei e lekt ron iko ba t .Ez da o rb i ta j a k i n eta de-

terrninatuetaz hi tzegi ten,baizik eta o rb i t a l edo probabi l i tate-zonetaz.Elek

t ro iaren ab iadura ez da partiku!a h i g i ko r batena bezala ulertuko,baizik

eta hodei elektronikoaren bar ruko desplazamenduak bezala ,zeinen eragi-

nez hodeia pun tu batzutan bestetan baino gehiago kontzentratzen den.

Hala ere,esate baterako, hidrogenoaren 1s elektroia au r k i tzeko p r 2

babi l i ta tea nukleot iko d is tantz iaren funtzioan errepresentatzen badugu,

probabi l i tate maximoari dagokion d is tantz ia Bohr-ek lehenengo orbi taren- o

tzat ka lku la tu tako er rad ioaren(a = 0,529 A)berdina dela lortzen dugu. o

3.12.-Irudia: 9 orb i ta- 3.13.-Irudia: Jils orb i ta laren d is t r ibuz io e r r a lean dagoen e$:ktroi-ho d ia len p robab i l i t a te r =0,529 A ba l i o dei baten d is t r ibuz ioa duenean probabilitate-rnaxirnu bat gerta- planu batekiko tzen da.

n zenbaki k u a n t i ~ o a r e n ba l ioek o rb i ta la ren tamainua mugatzen

dute eta eta m-ren balioek o rb i ta la ren forma eta espazioan duen o r i e l

tazioa, hurrenez hurren, s o rb i ta lak (-2 = O denean) simetri esferikodunak

d i ra ,sinpleenak dira;besteek gero eta forma konpl ikatuagoak hartzen

dituzte.

Schrodinger-en ekuazioaren ebazpena nahiko erraza da atornoak

elektroi bakar ra duenean,baina elektroi gehiago badaude ebazpena ate-

ratzeko eragozpen handiekin topatzen gara.

Orduan egi ten dena zera da:Atomo horien o rb i ta lak hidrogenoak

d i tuenaren antzekoak d i re la suposatu, hau da ,orbi t a l hidrogenoantzekoak.

Hori suposaturi k ,atomoen konf iguraz io elektroni koa ateratzeko h i r u

er izpide hauek ha r tu behar d i r a kontutan:

1 .- Lehen erizpidea: Atomoek ,funtsezko egoeran,energia rninirnoa dute.

Horrela,atomoen elektroiak,energia gutxien duten orb i ta le tara

joango d i ra .

Orbi t a len ordenamendua energiaren arabera gogoratzeko, hurrengo

taula mnemoteknikoa erabi l tzen da:

3.17. -1rudia: Erregela lPemoteknikoa energiaren mai l hazkorra errepre sentatzeko o r b i t a l atomikoetan.

2.-Bigarren er izpidea : Atomo batetan dauden elektroiek zenbaki kuant iko

desberdinak izan behar dituzte(Pau1i-ren exk lus io-pr in tz ip ioa) .

Hau da: elektroi baten n, 2,m eta S laukoteak eta beste elektroi

batenak desberdinak izan behar dute.

Adibideak:

a ) Nola banatuko d i r a L i t ioaren 3 e lekt ro iak?

1 S 2 e lekt ro i 1 O O (i) eta ( -$1

2s 1 e lekt ro i 2 O O (4) eta (-4)

2 1 Eg i tu ra elektronikoa : 1s 2s

b ) Nola banatuko d i r a Kaltzioaren 20 e lekt ro iak?

4s 1s2 2s2p6 3s p 2

c ) Aurrekoa kontutan ha r t u r i k , k a l k u l a ezazu energia azpimai la bakoi tzean

(s,p,d eta f ) gehienez ere sar daitekeen elektroi-kopurua.KaIkuIatu,,

halaber,energi-rnaila bakoitzean(K,L,M, .... )sar daitekeena.

d) Nola banatuko d i r a karbonoaren 6 e lekt ro iak?

1 S 2 elektroi 1 O O (4) eta (-4)

2s 2 elektroi 2 O O ($ ) eta (-4) 2~ 2 elektroi ?

Galdera bat datork igu burura : Nola banatuko d i r a o ra in 2p az-

pimai l an dauden 2 elektroiak :biak sp in berd inarek in eta orb i t a l desber-

dinetan (3,t)edo o rb i t a l desberdinetan,spin desberdinekin (4,- i )?.

H i r u kasuok posible dira,zeren 1.erizpidearen arabera,hirurek

energia berd ina ba i t dute(isoenergeti koak d i r a ) eta 2.erizpidearen ara-

bera,h i ruretan 2 elektroiek zenbaki kuan t i ko desberdinak ba i t dituzte:

Garbi dago er izpide be r r i ba t behar dela arazo hau konpon de-

zagun . Hona hernen :

3.-Hirugarren erizpidea: Mai la energetiko batetan zenbait ordenamendu

isoenergetiko posible direnean,beti ordena-mul t i p l i z i ta te maxirnoena erna-

ten duena gertatuko da. (Hund-en mul t i p l i z i tate rnaxirnoaren arabera) . Mul t ip l i z i ta tea 2Stl bezala def ini tzen da,non S atomoaren sp in osoa b a i t

Aztertzen a r i garen kasuan rnul t i p l i z i tateak, hurrenez hurren, hauek

izango d i r a :

Beraz, kasu honetan, elektroiak honela banatuko d i r a :

1 1 o l s 2 2s2 2p2 (2p2 = 2px , 2py , 2pz )

e) Nola banatuko d i r a Fosforoaren 15 e lekt ro iak?

2 3 3 1 1 1 l s 2 2S2P6 3s p (3p = 3px ,3py , 3pz )

f ) Nola banatuko d i r a Burdinaren 26 e lekt ro iak?

l s2 2s2p6 3s2p6 4s2 -. 3d6 (3d6 = # + + + +

Sal buespenak :

Elernentu hauek tau la periodikoaren talde berdinean daude eta

hauen konf igurazio elektronikoa ns2 (n-1 ) d izan beharrean(n=4,kobrea,

n=5,zi larra; n=6,urrea),konfigurazioa nsl (n-1 ) d lo da.

9 Elementu honen konf igurazioa 5s2 4d8 izan beharrean 5s' 4d da

Elernentu hauen konf igurazioa 5s2 4d ,5s2 4d4 ,5s2 4d5 5s2 lid6

5s 4d izan beharrean ondoko hauek d i ra . hurrenez hurren:5s1 4d4 ,5s 1

8 9 7s2 6d izan beharrean,7s1 6d da.

5.- Gd(Gado1inioa)

2 2 1 7 6s 4f8 izan beharrean, 6s 5d 4f da.

6.- La(Lantanoa) eta ~ ~ ( A k t i n i o a )

2 1 1 1 6s 4f eta 7s2 5f1 izan beharrean 6s2 5d eta 7s2 6d d i ra .

AR 1 KETAK

3.1 .- Nola atera l i teke elektroiaren masa Thornson eta Mi l l ikm-87 expe-

rirnentuak kontutan ha r t u r i k? .

+ 32.- Zenbat z i l a r (P.at. = 108) j a l g i ko da katodoan Ag ioien disolu-

zio batetan zehar 5 A-tako korronte e lekt r ikoa orduerdi batez pa-

sarazten badugu?.

3.3.- Bi experimentu e lek t ro l i t i ko egin .dira:Batean gatz &upiko bate-

k i n l an eginez 3,177 g.Cu j a l g i d i r a eta bestean elektr iz i tate-

-kant i ta te berd inarek in 10,788 g.Ag. Zer ondoriozta daiteke hor-

tik?.Masa atomikoak: Cu = 63,54, Ag = 107,í370.

3.4.- L i t i oak (Z -3, A = 6) neutroi batek in erreakzionatzen duenean

a pa r t i ku l a bat jau r t i k i t zen du,eta zein da geratzen den nukleoa?

a ) Hidrogenoa A = 1 ; b ) Hidrogenoa A = 2 ; c ) Hidrogenoa A

= 3, d ) Beri l ioa.

3.5.- Bohr-en lehen o rb i t a r i dagokion energia -1 3,6O eV-koa ba ld i n ba-

da ,zein izango da laugarrenarena? .Erantzuna eV eta J-tan eman.

3.6.- Borh-en teoria kontutan ha r t u r i k ,zein izango li tzateke hidrogeno-

-atornoaren erradioa, bere funtsezko egoeran ba ld i n balego?.Eta

e lekt ro ia ,k i tz ikatur ik dagoela eta,bigarren orb i tan egongo ba l i t z?

3.7.- Einstein-en ekuazioa kontutan ha r t u r i k , ka l ku l a ezazu 1 kg.-ko

masa ba t i dagokion energia ba l iokidea.

3.8.- Hidrogeno-atornoa k i tzikatzerakoan bere elektroia beste energia

rnai l a batetan kokatzen da 1 eV-ko energia absorbi tuz.Kalkula

i tzazu elektroiak ,bere lehenengo egoerara i tzulbzerakoan ,erni t i tuko

lukeen e r rad i azioaren frekuentzia eta uhin- l uzera.

3.9.- Hidrogeno-atomoaren n=l e ta n=3 energi -inai len arteko energi dife-

rentz ia 20.10-l2 erg-koa da.Zein uhin- luzeratako erradisz ioa emi-

t i t u k o d u e lek t ro iak m a i l a b a t e t i k bestera jauz i egi ten due-

nean?.Espektroko zein ser ie tan a u r k i t u k o d a mar ra hor i? .

3.10.- B i egoeren a r teko energ i d i f e ren tz ia 46,12 ~ c a l / m o l - k o a bada,

ze in izango da e lek t ro iak ,ba te t i k bestera jauz i egi terakoan,ernl

t i t u k o duen a r g i a r e n f rekuentz ia?.

3.11 .- Hidrogenoaren espektroko Balmer-en ser ia ren b a r r u k o b i g a r r e n o

m a r r a 4861 A-etan agertzen da.Ka lku la ezazu u h i n hmi dago-

k i o n energ ia eta esan zer informazio ematen d i g u n honek h id ro -

geno-atornoari buruz .

3.12.- Bohr-en eredua kon tu tan h a r t u r i k , k a l k u l a i t zazu hidrogeno-

-atomoaren e r rad ioa e ta b i r a k a a r i den e lek t ro ia ren a b i a d u r a

n = l , 2 eta 3 zenbaki k u a n t i k o nagus ientzat .

3.13.- Zein da hidrogenoaren ionizazio-potentz ia la?.

-31 -19 3.14.- E lek t ro i ba ten masa 9,1.10 Kg.-koa d a e ta k a r g a 1,6.10 C .

K a l k u l a t u zenbateko a b i a d u r a l o r tuko duen e lek t ro iak 1000

V-ko potentz ia l -d i fe rentz ia baten menpean.Esan,haIaber,zein

izango den e lek t ro i honi dagokion uh ina ren uh in- l uzera.

6 3..15.- Uh in-gorpuzku lu b i ko i z tasuna kon tu tan h a r t u r i k , k a l k u l a t u 10,

cm/s-ko ab iadu raz h i g i tzen den p r o t o i a r i dagokion uh ina ren

f rekuen tz ia e ta uh in- luzera .

3.16.- Zenbat egoera desberdinetan egon da i teke hidrogenoaren elek-

t r o i a n=5 denean?: a ) 5, b ) 10, c ) 25, d ) 50.

3.17.- l da tz i t zazu hu r rengo zenbak i kuan t i koak d i tuz ten atomoen

e g i t u r a e lek t ron ikoak: 9,19,32,36,59

3.18.- a ) Zein izango da 3d3 i k u r r e z ezagutzen dugun e lek t ro ia?.

b ) Zein izango d a huri'engo zenbak i k u a n t i k o hor iek d i t uen

e lek t ro ia ren ikur ra :n=5, 2 =3, m=l, S=-f ?.

3.19.- Gerta daitezkeen salbuespenak a lde batera utzi ta, idatz itzazu

j a r ra i ko zenbaki kuant ikodun atomoen konf igurazio elektroni-

koak:Z = 7,12,21,27,82.

Esan, halaber, nora sartzen den, kasu bakoi tzean ,elektroi bereiz

g a r r i a eta zeintzuk izan litezkeen elementu hauen balentzia

ioni koak.

3.20.- ldatz i tzazu Germanio(Z=32),Rodio(Z=45) eta Zerio(Z=SS) ele-

mentuen elektroi bere izgarr iaren l au zenbaki kuant ikoak.

3.21 .- Ondoko zenbaki kuant ikoen taldeetat ik zein d a z i leg i atomo

baten elektroi batentzat :

3.22.- Jarra iko konf igurazioetat ik esan ezazu zeintzuk d i ren z i leg i

funtsezko egoeran dagoen atomo batentzat.

a ) i s 2 2s' ; b ) ls3 ; c ) 2s' ; d ) 1s' 3s' ; e) i s2 2s' 2p8

2 2 S ; f S 2s 2p6 2d2.

3.23.- Azal ezazu zenbaki kuant ikoen laukote hor ie tat ik zeintzuk d i -

ren posible eta zergat ik:

3.24.- Jarra iko konf iguraz io hor ie tat ik esan zeintzuk dagozkien fun-

tsezko egoeran dauden atomoei,zeinzuk k i t z i ka tu r i k daudenei

eta ,azkeni k ,zeintzuk dauden txarto:

3.25.- Ordena i tzazu hurrengo zenbak i kuant i k o horiek d i tuzten elek-

t r o iak beren energ iaren arabera.Batzuek energ ia be rd ina ba l -

d i n badute ba te ra i p i n i :

3.26.- Esan ezazu zein elernenturenak d i r e n hur rengo konf i gu raz io

e lek t ron ikoak:

2 2 6 3s2 p6 ; a ) l s 2 2s2 ; b ) 1s' ; c ) i s 2 2s2 p 4 ; d ) 1s 2s p

d1° 4s2 p3 ; e ) l s 2 2s2 p 6 ; f ) l s 2 2s2 p6 3s2 p6 4s'.

3.27.- J a r r a i k o kon f i gu raz ioak i k u s i r i k :

a ) l s 2 2s2 p6 3s2 p 3 ; b ) l s 2 2s2 p 2 ; c ) l s 2 2s' ; d ) l s 2 2s2

6 2 6 d10 f14 2 6 1 2 P 3s P

2 6 2 6 d10 f2 5s2 5s p d 6 s ; e ) l s 2 2 s p 3s p

2 6 2 6 d 1 0 4 s 2 6 p 6 6s2 ; f ) l s 2 2s p 3s p P

Esan : 1) Elementua adierazkorra,trantsiziokoa a l a b a r n e - t r a l

ts iz iokoa den ; 2) Zein per iodotakoak d i r e n ; 3) Adierazko-

r r e n ar tean, zehaztu zein elernentu den eta zein ta ldetakoa.

3 28.- J a r r a i k o esa ld ie ta t i k zeintzuk d i r a egiazkoak eta zeintzuk ge-

zur rezkoak: a ) 2px eta 3p o r b i t a l e n forma be rd ina da. b ) Y

2px eta 3p o rb i ta len or ientaz ioa be rd ina da. c ) 3px o rb i ta - Y

l a ren energ ia ' 3py -rena b a i n o hand iago da. d ) 2px e ta 3p Y

o r b i t a l a k tarnainu berd inekoak d i r a .

3.29.- E l e ~ t r o i e n d i f rakz ioak : a ) ez d u z e r i k u s i r i k De Brogl ie-ren

teo r ia rek in ; b ) teor ia ho r i egiaztatzen d u ; c ) De Brogl ie-

r e n teor ia kontraesaten du.

3.30.- Konts idera i tzazu hu r rengo b i kon f i gu raz ioak :

A) l s 2 2s2 p6 3s' ; B) l s 2 2s2 p 6 6s'

Esan egiazkoak a l a gezurrezkoak d i r e n :

a ) A-t ik B-ra pasatzeko ,einergia behar da.

b ) A , sodio-atomoa da.

c ) A eta B elernentu desberdinak d i r a .

d ) Energia gu tx iago behar d a B- t ik e lek t ro i b a t askatzeko ,A-

t i k askatzeko ba ino.

4 , - L O T U R A K I M I K O A

4 . 1 .- LOTURA IONIKOA

4.2.- SARE-ENERGIA

4.3.- BORN-HABER-EN Z l KLOA

4.4.- KR I STAL-SAREAK

4.5.- LOTURA KOBALENTEA

4.6.- LOTURA METALIKOA

4 - 1 , - L O T U R A I O N I K O A

Substantz ien e g i t u r a az ter tzerakoan atornoen e l ka r tez osa tu r i k

daudela ikus ten da.Batzutan konposatu neutroak osatuz,hoti,rnoleku-

lak ,bestetan ka rgadunak : io iak .

Atorno,rnolekula eta io ien a r tean dagoen e l k a r t e a r i LOTURA KI -

M IKOA esaten zaio.Lotura k i rn ikoaren ze rga t i a zera da: atornoak dis-

tan tz ia t x i k i e t a r a h u r b i l tzerakoan beren elektroi-ho- e l k a r egi ten

dute,sisternaren energ ia gutx iagotuz .

L o t u r a k imikoan, kanpoko geruzak, ba len tz ia ren rnai l a de¡ tu ta-

koak ,ga r ran tz i hand ia du.konf iguraz io edo ezarb ide honi dagok io lotu-

ra-era bako i tza .Gas nobleek beren azken geruza beter i k d u t e l a r i k 6

1s2 p ) egonkortasun handienetako konposatuak dira.Beste elernentuek

balentz i rnai l a k betegabeak d i tuz te e ta h o r t a n datza bere e r r e a k t i b i -

tatea .Hernendik dator "zortz ikotearen errege1a":atornoak gehienetan, be-

ren azken geruzetan gas nobleen zor tz i ko te e lek t ron ikoak osatuz el k a r -

tzen b a i t d i r a .

E lka r t ze h a u b i e r a jenera le tan izan dai teke:

- e lek t ro ien ha r t ze edo emateagat ik: l o tu ra ionikoa.

- e lek t ro i -pare edo b iko teak e l k a r r e n a r tean konpar t

t u r a kobalentea.

i tzea : lo-

Konf iguraz io batek,nahiz b a t a nah iz bestea izan,bet i egonko-

rrenetako elektroi -ordena lor tzeko joera du.Molekularen energ iak atomo

isolatuena b a i n o t x i k i a g o a i zan behar du.

L o t u r a ionikoa,zeinuz a u r k a k o k a r g a e lek t r i koa duten io ien

arteko e raka rpen e lek t ros ta t ikoz sortzen da. l o i hauek metal-atomo ba-

tek ez-metal atorno b a t i e lek t ro iak emanez sortzen dira.Adibidez:

Badirudi lotura ionikoa atorno elektroposit iboak elektroiak ernate-

ko eta elektronegat i boak hartzeko duten joeragat i k sortzen dela.

Atorno batek irabazten edo galtzen duen elektroi-kopuruari ELEK-

TROBALENTZIA edo balentzia ionikoa esaten zaio.

Gure kasuan,Na-aren elektrobalentzia bat da eta CI-arena ere

ba i . loi hauek el kartzerakoan gas nobleen egi tu ra lortzen dute beren az-

ken geruzetan , zortzi kotearen erregel a j a r r a i tuz.

Prozesu honen energi azterketak ikus iko d i tugu.

4.1.1 .- lonizazio-energia

Definizioa:Gas-atorno batek elektroi bat askatuz io i posi t ibo edo

ka t io i bihurtzeko behar duen energia da ( I ) .

Atornoa + Ei ----- + io ia+ + e -

Energia hauek bet i posi t i boak d i r a .Atomo guztiek energia bat jaso behar

dute ionizatzeko.

Sistema periodikoan, talde baten bar ruan Ei t x i k i tuz doa zenbaki

atornikoarekin, kanpoko elektroiak nukleot i k gero eta urrunago au-rkitzen

d i r e l a r i k eta energia gutxiago behar dute io ia eratzeko.Periodoetan Ei

hand i tu egiten da eskubirantz karga nuk lear ra handituz doala eta.

Ionizazi0,- energia

e V 25

Lehenengo trantsizio-seriea

20 Bigarren trantsizio-seriea

15 Hirugarren trantsizio-seriea

'9

S

1 A Lantanidoak ,

0 1 0 1 0 3 0 U ) 5 0 m 7 0 8 0 9 0 Zenbaki atoiikoa

4.l.Irudia

4.1.2.- A f i n i t a t e e lek t ron ikoa

Gas-atomo batek ,e lek t ro i b a t har tzerakoan, io i negat ibo b ihu r t -

ko kanporatzen duen energ ia da.

- Atornoa + e -------- + lo ia- + Ea

4-1 .TAULA: E l ~ ~ a e n t u a A f i n i t a t e e lektronikoa

Halogenoen a f i n i ta te elektronikoa F-aren kasuko b a l i o ez-norrnala

bere tarnainu t x i k i a r e n ondor ioa da,zeren eta h a i n t x i k i a i zan i k , sa r -

tzen den e lek t ro i b e r r i a k kanporatzeko i n d a r gogor rak jasan behar b a i t

d i tu.

Propietate h a u ionizazio-energiaren au rkakoa d a eta bere por-

taera sistema e r iod i koan zehar 1-renaren a lderantz izkoa.

lo ien e l k a r t e a n b i indar-mota daude:erakarpen-indarrak eta

elektroien a r teko a lda rapen- inda r rak , sol i do ion ikoa sendotzeko, io iak

d is tantz ia konk re tu batean egon behar dute,oreka-egoera lo r tuz .

l o i a k forrnatzeko gertatzen d i r e n prozesuak hauek d i r a :

- Ei + Na ---------------- + Na' Kca 1

( 9 ) + e Ei = 118,8 -

( 9 ) a t -9

elektroi h a u CI-aren 3p o r b i t a l a k h a r dezake,energia kanporatuz . Z

- e + C l (g )---------------- Kca 1

+ C';g) + Ea Ea = -86,5 -

a t -9

Beraz,prozesu osoan b a d i r u d i energ ia ernan eg in behar dela,

118,8 + + C l (g ) -------- +Na+ + CI- + 86,5 ( 9 ) ( 9 )

orduan

Kca l H = 32,3 -

at-g

Hala ere,aurkako kargako ioien artean dagoen erakarpen-inda-

r r a k ,sisternaren energia potentziala lege honen arabera tx ik ierazten du:

N = Avogadro-ren zenbakia

z = elektrobalentzia

e = elektroiaren karga

r = ioien arteko d is tantz ia

Kcal dela jak in ik , Datu ezagunak ordezkatuz eta U = 32,3 - o o a t g

r = 10,6 A emango digu-Honen ondorioz,l0,6 A baino ioien arteko dis- +

tantzia tx ik iagotan Na ~ 1 - sisternak

eran ioi-pare bat forrnatuko da.

energia gutxiago duelar ik ,gas-ego-

C1 Na-ren egonrortasuna S is tenaren i n d a r r a k

l o iak hurb i l tzwakoan energia potentzida t x i k i t uz doa erradio ba-

teraino,non aldarapen-indarren eragina nabar i tzen hasten ba¡ t da.Bada-

go egonkortasun maximoko puntua,eta hauxe da lotura- luzerar i dagokiona

U-ren formulak b i , ioientzat b a l i o du,baina k r i s t a l ioniko batetan

io i bakoitza beste ioiez inguratuta dago in terakz io asko pairatuz,goiko

formula honela" zuzendu beharrean aurk i tzen garelarik:

2 N A e z, z2

u = - 1 r (1 - T I

O

A = Madelung-en konstantea.Kristalaren egi turaren rnenpekoa da.

r = Konstante bat ; konposatu bakoi tzarena.

U-ri SARE-ENERGIA esaten zaio,eta honela definitzen da:

kontrako kargako ioi gaseosoen arteko erakarpenaz,kristaI-sare

ionikoa sortzeko kanporatzen den energia"

Sare-energia gero eta handiagoa izanik ,kr is ta la gero eta egon-

korragoa eta bere urtze-puntu eta irakite-puntuak gero eta altuagoak

izango di ra.

Formulan ikus dezakegunez, kideko baldintzetan, karga handiagoari

sare-energia gehiago dagokio eta era berean tarnainu ion¡ koari .

4,3,- BORN-HABER-EN Z I K L O A

Elenjentu gaseosoetatik hasiz,solido ioniko bat eratzea,energi

prozesu bat besterik ez da.

Metodo hau sublimagarri et disoziagarri diren substantzientzat

apl ikatzen da eta bal iagarr ia izango zaigu rnagni tude ezezagunak

jakiteko besteak ezagutuz;batez ere,afinitate elektronikoa experirnental-

k i aurkitzea oso zai la da eta.

Hidruro a lkal ino baten erakuntza aztertuko dugu (CINa).

Egoera arruntean,kloroa eta sodioak honela erreakzionatzen du-

te, gatza emateko:

H,formazio-beroa izanik. -

Araka ditzagun urrats guzt iak:

1 .- Metalaren lurr inketa:

2.- Metalaren ienizarioa(gas-egoeran)

Ei, ionizazio-energia

3.- Ha logeno-rnolekula ren disoziazioa

1 + 1 D -------- + C ' ( 9 )

13, disoziazio-energia

4. - Ha logeno-a tomoaren ion i zaz i oa

- C I ( g ) + e

------- ---- +CI-(g) + Ea

E ,af ini tate elektronikoaren energia a

5.- loien artean elkartzea,gas egoeran,solido ionikoa emateko

Na+ + C ' - ( d --------- + Na+ C I - ( ~ ) + U ( 9 )

U, sare-energia

Prozesu osoa labur bi lduz,

Hess-en legeak dioenez,energi ba lantzea berdina da edozein b i -

detat ik eginda ere.Hau da:

Z ik lo honekin edozein energia ka l ku l a dezakegu besteak ezagu-

tuz'gero,eta mota honetako erreakzioak ulertzeko arg ib idea ernaten d igu

Konrdinazio-indizea: io i bakoitza inguratzen duen zeinu aurkako

ioi-koourua da.

lnd ize hau kat ioientzat eta anioientzat desberdina izan daiteke.

Konposatuaren egonkortasunak ematen d igu. lndizea 2 izango ba l i tz,egi-

turar ik egonkorrena l inea la izango l i tzateke, (B-A-B) egi turak aldarapen

minimoak egiten ba i t d i tu .Errazk i ikusten da 3,4,6,8 indizeei disposizio

t r iangeluarra, tetraedrikoa ,oktaedrikoa eta kubikoa dagozkiela.

Kat ioi eta anioiren er rad io ionikoen arteko er lazioa garrantz i

handi koa da egi tu ra k r i s t a l inoa ezagutzeko.

Erradioen arteko er lazioak koordinazio baten muga azal tzen d i -

gu.Gatz a r run ta ren kasuan, koordinazio oktaedrikoa da eta 6 koordina-

zio-indizeari dagokion er lazioa hau da: rk/ra = 0,54 ; k r i s t a l a honela

eratzen da:

Na C 1 - a r e n c a r e i o n i k o a r e n e g i t u r a

4.3.Irudia.

Koordinazio honen muga ,anioiak elkarren artean ukitzen dire-

nean izango da eta erradioen erlazioa ondorengoa.

Beraz,katioia ,txikiago izango balitz honelako egitura batek e;z

luke egonkortasuni k , lauren koordi nazio-egi tura bat egonkorragoa izanik

(ikus ondorengo irudia)

Era berean, taulan di tugun mugak ka l kula di tzakegu.

Koordinazio-indizea Disposaketa rR/rA adibideak

2 lineala 0.15 baino txikiagoa F H+F

0-

3 triangeluarra 0,15tik 0,22ra

o- 0- *

4 tetraedrikoa 0,:Ztik 0.4lera

o o

@ handiagoa O,,. baino c1 eC1 C 1

' - 1

4,5, - L O T U R A KOBALENTEA

Konposatu kirniko gehienak ez dira ionikoak,kobalenteak baizik.

Lotura ionikoan elektroi-transferentzia dago,aldiz,lotura koba-

lentean,elektroien KONPART l Zl OA edo ELKAR-PARTA1 DETZA gertatzen da,

orbitalak osatuz.

4 .5.1- Lewis-en teoria

Bi atomo elkarrengana hu rb i l tzerakoan, lotura kobalentea era

dezakete elektroiak konpar t i tuz. Konpartitze hor i elektroi-bikoteka egiten

da ,gas nobleen egi tu ra egonkorra lortzeko; honela, teoria honek lehen

ikus i tako zortzi kotearen erregela j a r r a i tzen d u eta geroago ikus iko du-

gunez ez da bet i erregela hau betetzen sa r r i t an azken geruzak harnar

eta hamabi ar te gehi agotuz geratzen direlako.

Adibidez,CI-aren molekula eratzen denean,

atomo bakoitzak gas nobleen egi tura hartzen du zortzi elektroiekin,ba-

tzuk berezkoak eta besteak elkar-partaidetzakoak.Orduan ez dago elek-

troi-transferentzirik,konpartitzea baino.

Konparti tuak dauden elektroi-bikote bakoi tzar i , lotura kobalente

bat dagokio.Loturak ,puntu edo rnarratxoen bidez errepresentatzen d i r a

(Lew i S-en errepresen tazioak ) . .. H2 H ; : ~ " H 3

H ; N I H .a

ii

H -0- H H - N - H ;I

Askotan,atornoek elektroi-bikote ba t baino gehiago konpar t i tu

behar dute lo tura anizkoitza ernanik.0xigeno eta azetilenoaren kasuan

beza 1 a.

Atorno bakar batek elektroi-bikotea ematea ere gerta daiteke

hauxe da lo tura kobalente KOORDlNATUA

H .+

H + + H ; O . H . . 1 ; I *] H+ + H - o - H - L - b - H ] *

Elektroiak ematen di tuen atomoari elektroi-emailea esaten zaio

eta besteari elektroi-hartzailea,Goian i kus i tako kasuan Oxigenoa da

elektroi-emai lea eta Hidrogenoa elektroi-hartzai lea.

Lotura kobalente koordinatua atomo elektroi-emailetik elektroi-

-hartzai le ra doan gezi baten bidez adierazten da.

4.5.2.- Balentzi-orbitalen teoria

Bi hidrogeno-atomo elkarrengana hu rb i l tzera

lentea ematen dute,haien arteko interakzioaz.

~ t u r a koba-

Bi protoien arteko zonaren dentsi tate elektronikoa handi t u egi-

ten da b i elektroiak konpart i tzen d i r e l a r i k eta probabi l i tate gehieneko

lekua nukleoen artekoa da.Era honetan ,atomoak e lkar rek in geldi tuko

d i ra aldarapen-indarrak gaindi tuz.

Prozesu hau azal tzeko,Hidrogenoaren o rb i ta l atomikoak gaineza-

rri edo esta l i egi ten d i r e l a esaten da.Zona honetan b i elektroiak orb i -

tal berean izan da i tezkeenez, Paul i-ren pr in tz ip ioaren arabeiza, aurkakq

spinekoak izan behar dute,eta atomo bakoi tzeko orb i ta lak e rd ib i t u r i k

egongo d i r a .Bi orb i t a l atomikoen gainezartzeak ORBITAL MOLEKULAR edo

balentzi-orbi t a l bat sortzen du.Bdraz, lo tura kobalente bat sortzeko,ato-

mo bakoitzak o rb i t a l l ibrean e lekt ro i desparekatu ba t .gutxienez izan

behar du,bi atomoetakoak aurkako spina eta gainezartzeko gai izan

behar dute.

Elementu baten KOBALENTZ IA, elementu horrek osa d i tzakeen

lo tura kobalenteen kopurua da.

Elkartzen d i ren o rb i ta lak energi berdinetako izan behar dute.

Hau da , 2s o rb i ta la beste 2p batek in lot daiteke,2px 2 5 -arekin,baina

inoiz ez 2s 3d batekin,oso energi desberdinak dituztelako.

Atomo batek, betegabe duen o rb i ta l adinbat lotura kobalente

egin,dezake.Adibidez,Oxigenoak kobalentzia b i du,Fluoroak bat:

Ox i genoa 0 0 -1

F l uoroa piJ 0 1-1

Karbonoaren egi tu ra elektronikoa ikusten denean, kobalentzia

b i l i tzatekeela d i r u d i ,baina badakigu l a u lo tura

Karbonoa

egiten di tuela.

Lotura-kopurua egoera k i t z i k a t u batetan eduki ditzakeen orbi-

talen menpean dago.Elektroiak beste orb i ta le tara promozionatu egiten

d i re la esaten da.Egoera be r r i honetan l au o rb i t a l l i b re d i t u loturak

emateko prest .Honela azal di tzakegu beste balentziak:

3s Kobrlentzirk

Suf rea 4

l kusten denez, b i g a r r e n per iodoaren elernentuek gehienez ere, l a u

lo tura forma d i tzakete(orb i ta1 S eta p),Fosforoak eta Sufreak,aldiz,bost

edo sei ( d o r b i t a l a k e r a b i 1 i z ) .E lek t ro iak energ i gehiagoko o r b i t a le ta ra

doaz,baina o r b i t a l e n energi d i f e ren tz iak ez d u hand ieg ia izan behar .

4.5.3.- Molekulen geometria

Ba lentz i o r b i t a l e n teor ia ,orb i ta len izaera d i rekz iona lean oina-

r r i t zen da.Lotura ion ikoak ez d u d i rekz io r i k , i o iek edozein d i rekz io tan

ingura dezakete ze inu a u r k a k o beste i o ia .

Beheko i r u d i a n , konposatu batzuren molekulak errepresentatzen

d i r a eta beren o r b i t a l a k ga inezar tzerakoan eratzen d i tuz ten i r u d i geo-

metrikoak.

l

Fluor-molekularen l o tu ra a o r b i t a l e n b idez osatzen da.Beraz,rnole-

k u l a I i nea la izango da.Ur-molekula formatzerakoan,Oxigenoaren p e ta

hidrogenoaren 1s o r b i t a l e n a r tean e lkar rezarpena sortzen da,molekula

ange luar ra osatuz.Era berean,ampniakoarena p i r a m i d a l a da.Lotura-an-

gelu teor i koak 90°-koak i zan a r ren , benetakoak hand iagoak d i r a Hidro-

geno-nuk leoen a r teko a lda rapenaga t i k .

II

(E) Angeluarra lineala Piramidala

Orain;CH4 ,metano-molekula ikus iko dugu.Bere konf igurazio elek-

troni koaren arabera, lau lotura desberdi n eman beharko l i tuzke, ba i na

experimentalki laurak berdinak d i re la frogratzen da.

Karbonoa 0 6 [*1

Gertakizun honen azalpena zera da: CHq rnol ekula osatzerakoan

karbonoaren S eta p orb i ta lak e lkar konbinatzen d i ra, lau o rb i ta l ,hi- d br ido(sp ) ba l iok ide et tetraedri kok i kokatuak sortuz.

h i b r i d a z i o a

* P' H

H . . 4.10.Irudia.

~ o r o a k , q > ~ hibr idazioa du.Honek,egitura t r iangeluar launa sor-

tzen du,BF3 -ren kasuan bezala.Beri l ioak sp,egitura l ineala aurkezten

O r b i t a l h ibr idoen norantza

i b r i d o a "&e7 p hibr idoak P m m

l i n e a l a

4.5.4.- Lotura anizkoitza

Orain a r te ikus i d i tugun loturak l inealk i lotzen ziren; lotura

hauei o esaten zaie.

Lotura b iko i tza eta h i rukoi tzak agertzen direnean, n lotura ize-

nekoak ere par te hartzen du. n lo tura,h ibr idatu gabeko (t b i orb i ta len

arteko el karrezarmenaz sortzen da.

Etileno-molekulan Karbonoak sp2 h ibr idaz ioa du e t a , ~ (sp2 +

+ sp ) lo tura ematen du.Gainera pj X-mbonoak lort zen direnean beste

n (p+p) lo tura sortzen da.Hidrogenoarekin loturak Q (sp2 + S ) dira.Lotu-

r a b iko i tzaren loturak egi tu ra desberdinetakoak d i ra :bata o eta bestea

Azetilenoan Karbonoak sp h ibr idaz ioa har tuko du, lotura bat

izanik eta beste b iak n .

4.5.5.- Erresonantzia

Molekula asko e ra desberdin batzuetara i r ud i ka daitezke Lewis-

-en diagrarnez.Adibidez n i t r a to io ia :

Kasu bakoitzean,lotura b iko i tzaren bidez lotzen den Oxigenoa

ez da berdina,nahiz eta io i n i t ra toan Oxigenoak berdinak izan.Formula

bakoitzak ikuspegi pa r t z i a l ba t b a k a r r i k adierazten du eta hiruretako

bat ere ez da erreala,bi tarteko bat ba iz ik .

Kasu hauetan ERRECONANTZIA dagoela esaten da.Eskema bakoi-

tza eg i tu ra erresonantea da eta guztien bidez adierazten da molekula-

ren egi tura:

Ni t ra to io ia h i r u ren arteko erresonantziazko h i b r i do bat dela

esaten da eta lo tura b iko i tza ezkokatur ik dagoela.

4.5.6.- Polaritatea

Karga posi t i boen grabi tate-zentrua eta karga negat i boena leku

berberan f inkatur ik ez daudenean dipolo elektr iko bat osatzen da.

H eta F2 rnolekuletan b i atornoek ,berdinak direnez gero, berdin- 2 k i erakarr iko dituzte elektroi konpartituak,eta molekularen erdi erdian

ezarri ta egongo d i ra .Hala ere,rnolekula baten atornoak desberdinak di-

renean,elektroiek elektronegatibitate gehiagoko atornoetara jotzen dute,

dipolo elektr iko bat sortuz,eta rnolekula hori polarra izangoda.

4.16.Irudia. 0 k o b a l e n t e a p o l a r r a Kobalente. p o l a r r a I o n i k o a NaCl

C12 HCl 6 + 6 --

Molekula polar oat honela irudikatzen da: 'H - C I ,non 6+

kargaren gehiagotzea edo gutxiagotzea esan nahi bai t du .Dipolo baten

indarra neurtzeko,rnornentu dipolarra def i n i tzen dugu:

6 = karga desplazatuaren frakzioa

q= elektroiaren karga

d= nukleoen arteko distantzia.

Lotura forrnatzen duten atornoen elektronegati b i tate-diferentzia

zenbat eta handiagoa izan, hainbat eta ionikoagoa izango da konposatua

eta,beraz, p handiagoa.

Kontutan har dezagun,lotura ionikoa polari tate rnaxirnoko lotura

kobalentea dela.Paul ing-ek zioenez,elektronegatibitate-diferentzia 1,7

denean, loturaren %50a ioni koa da. Diferentzia handi agoa denean, konposa-

tua gehienbat ionikoa izango da eta t x i k i a denean,kobalentea.

4.5.7.- Konposatu kobalente e ta ionikoen ezaugar r i o roko r rak

lon ikoa

- loiez osa tu r i ko sare k r i s t a l i n o a k .

- Di rekz io j a k i n gabeko 1otura.loi-

ak l eku guz t i e ta t i k i n g u r a t u r i k

daude ze inu a u r k a k o ioiez.

- Gogor( io ien a r teko i n d a r naba-

r i a k )e ta hauskor rak :

- Urtze- eta i rek i te -puntuak a l t u a k

a u r k a k o io ien a r teko erakarpenak

hand iak d i r e l a k o

- Eroaleak f u n d i t u r i k daudenean

io iak d i t uz te lako

- Diso lbatza i le po lar re tan(H 0,NH ) 2 3

d i s o l b a g a r r i a k

- Disoluzioan er reakz ioak bapate-

koak d i r a .

Koba ten tea

- Sare mo leku la r ra

- L o t u r a zuzendua .Orb i ta lak

e l ka r t zen d i r a forma georne-

t r i k o t a k o banaketak ha r tuz ,

d i r e k z i o preferente baten b i -

dez . - Egoera sol idoan gehienak b i -

gunak dira.Salbuespenak:

diarnante,CSi ,Si02.

- Urtze- e t a i rak i t e -pun tuak

baxuak ,rnolekulen a r teko in-

d a r r a k oso a h u l a k b a i t d i r a .

- Ez-eroaleak ez du te lako elek-

t r o i l i b r e r i k ez i o i r i k .

- Diso lbatza i l e apo la r re tan

(C6H6,C14C) d i s o l b a g a r r i a k

- Disoluzioan a b i a d u r a mantso-

k o er reakz ioak ematen d i tuzte

4.5.8.- Molekulen a r teko l o tu rak

Atomoek, lotura kobalentez elkartzerakoan,rnolekulak osatzen d i -

tuzte.Baina rnolekulak euren a r tean l o tu e g i n behar di ra,osterantzean

independenteak ge ld i t uko l i ra teke gasak izanez edozein tenperatura tan.

Molekulen a r teko b i lotura-mota i k u s d i tzagun.

a ) Hidrogeno- lotura edo "Hidrogeno-zubia"

Hidrogenoa,oso e lek t ronegat ibo e ta bolumen t x i k i k o elernentuekin

konb inatzen denean(F,O eta N), h a n d i k sortzen d i r e n konposatuek joera

hand ia dute rnolekulaz-rnolekula elkartzeko.

Hidrogeno-atomoa oso elementu elektronegati boekin lotuta dagoe-

Iar ik ,adi bidez Oxigenoarekin, loturaren elektroi-parea oso e raka r r i ta

dago Oxigenoagatik, honela protoia,karga posit ibozko polo indar tsu b i -

hurtzen da alboko molekularen Oxigenoarekin lo tura e l e ~ t r o s t a t i k o bat

osatuz. l kusten denez, lotura hau oso d i polo bor t i tzen arteko lo tura da.

b) Van der Waals-en indar rak

Gehienetan,molekula apolorretan agertzen d i ra . lndar hauek zera

dira:molekula asimetr iko batek,mugimendu elektronikoagat ik dipolo bat

sor dezake eta honek,halaber,ondoko molekulak induzi tzen d i tu. lndukzio

hau l ipa r batean amai tzen da.Beraz, Van der Waals-en indar rak dipolo

induzituek eragiten dituzte.

Oso indar ahulak d i r a eta bolumen molekularrarekin handi tu

egiten dira.Lotura-energiak ba l io hauen artean daude:

Van der Waals 0 , l - 35 kjul /mol.

Hidrogenc-lotura 10 - 40 II

Lotura koba lentea 125 - 800 11

l ndar hauek gas geldoen atomoen artean,egoera sol ido edo 1 i k i -

doan sortzen d i r a edo bestela,molekula polarretan.

Lctura honetan elektroiak ez daude el ka r rek i n lotuak , atomo-pa-

re jak in ba t i baizik,eta io i posit iboen ar tean l ib rek i mugitzen d i r a

honi ,metal baten hodei elektronikoa esaten zaio.

Lotura-mota hau elementu metal ikoetan eta beren aleazioetan

agertzen da .Elernentuek zera betetzen dute:

1 ) lonizazio-energia baxua, beraz elektroiak e r razk i ematen d i tuzte ioi

posi t iboak eratuz.

2) Balentzi-orbi talak hutsik,elektroiak aiseki mugitzen d i r e l a r i k .

Metalek beroa eta e lekt r iz i ta tea --eaoateko duten erraztasuna

elektroien rnugikortasunagatik ematen da.Urtze- eta i r a k i te-puntu al-

tuak,sareko atornoen arteko e lkar- indarre i zor zaizkie.

AR l KETAK

4.1 .- Lewis-en diagrarnen bidez,ondorengo rnolekulen erakuntza azal

ezazu :

4.2.- Zer lotura-mota dute konposatu hauek ;

+ H2S, Al, KN03, NH,, L iBr , NH4Cl

I .3 . - Kasu hauetako atorno zentralaren balentzi-orbi talen h ib r idaz io

egok i a eta rnolekulen geornetria aurresan ezazu:

2- CS,, CBr,, PF3,S03,Si H,, CI02, SO4 , CH4,c0:-, O F ~

U4.- PCI3 eta PCI5 konposatuak kontutan hartuz,esan ezazu:

- Zer substantzi mota d i ren

- Zeinek edukiko duen urtze eta i rak i te-puntu altuena

- lzango duten hibridazio-mota eta geornetria

85.- Ordena i tzazu ondorengo konposatuak beren urtze-puntuen arabe-

ra,eta j us t i f i ka ezazu egindako ordenaketa,

KF, Rb l ,RbF,CaF2

4.6.- Ondorengo substantzien forrnulak gara itzazu,hidrogeno-loturak

dauden esanez,kasu bakoitzean haien i nda r ra azaldu.

HF,CH30H, H I , H p , CH3F, H2S4,NaF ,CI20

47.- Egongo a l d i r a lo tura anizkoitzak rnolekula hauetan?.

HCN, CS2, COZ, F20, H2C0

48.- B I 3 rnolekula apolarra bada,bere loturak polar rak izan a r ren , zein izan daiteke rnolekularen geornetria?.

4.9.- Elektronegat ibi tatearen ba l ioak ikus iz gero, aurresan ezazu izaera

ioniko edo kobalentea hurrengo kasuetan:

a ) oxido alkal inoetan, b ) su l furo i ~ r r a l k a l i n o e t a n , ~ ) aluminio

haluroetan.

4.10.-SiH3F-k rnornentu d ipo la r r i k ba a l du? Azaldu

4.11 .-Esan zer rnotatakoak izango d i ren ondorengo konposatuak:Magne-

sioa ,Li t io sulfatoa eta etanoa .Aurresan beraien ezaugarr iak:

a ) agregazio-egoera bald in tza arr runtetan

b ) u ra rek iko d iso lbagarr i tasuna

C ) eroankortasun e lekt r ikoa

4.12.-Elektronegatibitatearen bidez ordena i tzazu hurrengo loturak po-

lar tasun hazkorraren arabera:P-S,P-C I ,Si-CI ,Si-F, K-F, Na-Br,Ge-O,

Li-S,C-I.Zeintzuk d i r a ionikoak eta apolarrak?.

4.13.-Azal i tzazu substantzia hauen urtze-puntuak

4.14.-Azal i tzazu ondorengo i r a k i te-puntuak rnolekularen arteko loturei

dagozk ienez.

H20 SH2 SeH2 TeH2

4.15.- Kalku la i tzazu kat io iaren koordinazio-indizea eta konposatuaren

egi t u ra geornetrikoa:

K I , CaO,LiBr, SrF2,CsBr,Ba0.

4.16.-Zein da u eta n loturen artean dagoen di ferentzia?

5,- E R R E A K Z I O K I M I K O E N E N E R G I A , OREKA K I M I K O A ,

1, P A R T E A

5.1.- PROZESU KlMlKOAK ETA ENERGIA.

5.2.- TERMODINAMIKAREN LEHEN PRINTZIP IOA.

5.3.- FORMAZ 10, DISOLUZ l O ETA ERREAKZ 10-ENTALP IAK.

HESS-EN LEGEA.

5 . 4 . - TERMODINAMIKAREN BIGARREN PRINTZIOA.ENTR0-

P I A .

5 . 5 . - ENERG lA ASKEA ETA ENTALP lA ASKEA. HELMHOTZ

ETA G I BSS-EN FUNTZ I OAK.

5.6. - PROZESU K l M l KO ESPONTANEO ETA EZ-ESPONTA-

NEOAK.

5.1 .- PROZESU K lM l KOAK ETA ENERGIA.

Prozesu edo fenorneno k i rn iko guzt iek dute ze r i kus i ren b a t

energ i a rek i n .

Arg i e ta g a r b i agertzen d a edozein a ldakun tza k i rn ikok ener-

g i t r ukake ta b a t d a k a r r e l a be ra rek in .

Honen a r razo ia oso s inp lea da: E r reakz io k i rn ikoak rnateria-

ren egi t u ra -a l daketa b a t suposatzen du; hots, rnater iaren atornoen

b i rbanaketa . Horretarako, erreakzionatzen duten molekulen b a r r u k o

loturak a p u r t u eg in behar dute, eta beste l o tu ra b e r r i ba tzuk sortu.

Adibidez, C12 + H2 - 2 H CI

CI--CI e ta H--H lo tu rak a p u r t u eg i ten d i r a eta H--CI l o tu ra

be r r i ak sortzen d i r a .

L o t u r a guzt iek energ ia b e r d i n a ez dutenez e ta sortzen e ta

apurtzen d i r e n lo turen kopurua b e r d i n a izen behar ez denez gero,

edozein e r reakz io k im iko tan energi a ldake tak age r tuko d i r a .

Energ i a ldake ta hauei erreakzio-beroa izena ematen zaie, eta

hau iker tzen duen z ien tz ia r i Termokimika.

A ldakuntza k i rn ikoak es tud ia tzerakoan sistema b a t bereizten

dugu, ze in i zan b a i t dai teke: i r e k i a ( i n g u r u a r e k i k o mater ia e ta enec

g i t rukake tak bairnentzen d i tuena) , i t x i a (energ i t rukake ta s o i l i k

bairnentzen duena) e ta i so la tua (ez d u i no lako t r u k a k e t a r i k baimen-

tzen ) .

Sistema deskr ibatzeko egoera-funtz ioak e r a b i l i k o d i t u g u ( ten-

peratura, pres ioa, bolurnena.. . ) . Hauek hu r rengo ezaugar r i ak bete

behar d i tuz te :

- 102 - 1 .- Nahikoa da egoera-funtzio gutx i ren b a l ioa j ak i tea beste

guztiena ere jaki teko, e lkarren rnenpean ba i t daude egoera-ekuazio

dei t u r i ko er laz io batzuen bidez. Esate baterako, gas idealen kasuan

P V = n R T izango l i tzbteke.

2.- Sistema baten egoera aldatzen denean, egoera-funtzioen

ba l ioek ez dute aldaketa egi teko j a r r a i t u den bidearekiko menpekotas!

n i k , hasierako eta amaierako egoeren rnenpean daude soi l i k .

Arestikoa kontutan ha r t u r i k , egoera-funtzioak ez d i r a , ad ib i -

dez, energia, entropia etabar; ez, ordea, sistemari ernandako beroa

edo egindako lana.

Berehala ikusten ba t t da (Pa,Va)-tik (pb,vb)- ra i ragateko e-

g indako lana j a r ra i t u r i ko bidearen rnenpekoa dela.

Va "b Va Vb

5.1.Irudia. 5 -2. I rud ia.

(P ,Va) kondizio batzuetatik, (Pb.Vb) kondizioetara abia- tz&o, sistema batek egin ditzake b i bide desberdin.Kasu bakoitzean egindako lana desberdina da.

Ezkerreko i r ud ian agertzen den b idear i j a r r a i tzen badiogu,

egindako lana W, (marratur iko azalera) zera izango da:

Eskui nekoari j a r r a i tzen badiogu, W (b igar ren g ra f i ko horre- 2

tan mar ra tu r i k o azalera) hurrengoa izango da :

Garbi dago: W1 # W2 dela (kasu konkretu honetan W2>Wl)

Beroa ere ez da egoera-funtzioa. Joule-k frogatu egin zuen

egoera-aldaketa berbera beroa zein lana erab i l iz egin dai tekeela.

Horrek esan nahi du egoera-aldaketa egiteko e rab i l i tako bero-kantita - tea, j a r r a i t u r i ko bidearen menpean dagoela, zeren eta lana erabi l i -

tako bidean beroa zero ba i t da eta beroa erab i l i takoan hau, noski ,

ez da zero izango.

Kirnikan b i b ide segitzen d i r a erreakzio bat egiterakoan: p-

sio konstantean edo bolurnen konstantean.

Bestalde, behar-beharrezkoa da zeinu-erizpide t inko bakar

ba t erabi l tzea: Beroarentzat, sisternara sartzen bada edo sisternak

hartzen badu, posi t iboa izango da; eta sisternatik i r teten bada edo

sistemak j a u r t i k i tzen badu, negatiboa. Lanarentzat, erizpidea alde-

tantzizkoa izango da.

5 2 - TERMOD l NAM l KAREN LEHENENGO PR I NTZ I P I OA .

Termodinarnikaren lehenengo p r i n tz ip ioa K zera d io : "Sistema ba-

ten barne-energiaren a l daketa, beroaren aldaketaren eta egindako la-

nare.n rnenpean dago, hurrengo formulak adierazten d igun legez":

Erreakzio kimikoa bolurnen konstanteko baldintzetan burutzen

bada :

Orduan:

Eta:

Hau da, barne-energiaren aldakuntza bol umen konsta nteko

erreakzio-beroaren berd i n a da.

Erreakzio ponpa kalor imetr iko batetan egiten bada, er raz

neur da i teke Qv eta, beraz, A E.

AE jartzen dugunean, zera adierazi nahi dugu:

AE = E2 - E, = Eproduktuena - Eerreakt i boena

Beraz, esate baterako, erreakzio hau badugu:

E Eegoera be r r i a - Ehasierako egoera

E r reakz io bat bolumen kons ta i tean gertatzen denean, zera

esan genezake:

E > O - Qv > O - erreakzio endoterrnikoa

E < O - Qv < O ----t erreakzio exoterrnikoa

Er reakz io kirnikoak, ordea, normalki ez d i r a bolumen konstan-

tean egiten, ba i z i k eta presio konstantean (egurats-presioan).

Orduan :

A E = + - A W

AW = P .AV denez gero:

edota :

$ = A E + P . A V

B i g a r r e n a ta leko batuketak , askotan agertzen denez, izen be-

rezi b a t ha r t zen du: H Enta lp ia . Edo hobekiago: En ta lp ia ren gehikun-

tza, A H.

AH = AE + P. A V Orduan AH = Qp

Er reakz io b a t pres io konstantean ger ta tzen bada :

H > O - Qp > O - erreakz io endoterrnikoa

H < O - Qp < O --.-, erreakz io exotermikoa

A E eta AH-ren a r teko desberd in tasuna P.AV g a i a n datza.

Sol i do e ta 1 i k idoetan bol urnen-aldakuntzak a r b u i a g a r r i a k i zan

ohi d i renez, P A V g a i a ez d a kon tu tan ha r t zen e ta orduan: AH =AE.

Gasetan, ordea, A V ez a r b u i a g a r r i a e ta gas idea lak konts ide-

ra tuz :

P V = n R T

P A V + V A P = A n R T ( tenpera tu ra konstantean)

A E eta A H-ren a r teko desberd in tasuna A nRT g a i a k ernaten du.

Presio konstanteko e ta bolurnen konstanteko bero-ahalrnenak

honela d e f i n i tzen b a d i r a :

Cp = A Q ~ / T

E ta AQp = AQv + A n R T

dela j a k i n i k , zera a te ra da i teke: * C p - Cv = A n R

Hau da, Mayer-en teorema a te ra dai teke.

5 . 3 . - FORMA2 I O, DI SOLUZ - I O ETA ERREAKZ I O-ENTALP IAK HESS-EN LEGEA. --

5.3.1 .- Forrnazio-entalpia zera da :

Beren forrnar ik egonkorreneanaurki tzen d i r e n elernentuetati k ha-

s i t a , . eta p res io konstantean, konposatuen rnol b a t era tzerakoan ger ta-

tzen den e n t a l p i a ldaketa .

Lorstzeko, zera suposatzen da:

1.- ~ l e r n é n h i e n e n t a l p i a zero dela.

2.- Forrnazio-entalp i a 25"-tara (29E°K) neurtzen de la konposa-

t u guzt ien tzat .

Ondo bere iz i behar d i r a forrnazio-entalp ia e ta lo tura-enta lp ia .

Azken h a u gas-egoeran dauden atorno b i r e n a r teko l o tu ra era tzerakoan

askatzen den beroa da ( lo tura-energ ia ere esaten zaio, eta disozia-

z io-energiaren b e r d i n a da, b a i n a zeinuz a u r k a k o a ) .

Adibidez:

F - H lo tura-enta lp ia : F + H ---- HF AH = -134,85 Kcal/rnol ( 9 ) (9.) ( 9 )

HF-ren forrnazio-entalp ia: F2(9) + H2(g)--- 2HF AH = -65,06 ,, ,, ( 9 )

Are s t i k o ba ld in t ze tan n e u r t u r i k o forrnazio-entalpiak "forrnazic+

e n t a l p i a standardaS;" d i r a ; AHfO .

Konposatu b a t i ngu rune bate tan, u r e t a n ad ib idez, d iso lbatzen

denean bero- t rukaketa b a t jazotzen da: Hori d a disoluzio-entalp ia.

lo ien d iso luz io-enta lp ia oso z a i l a da neurtzen. Hor regat ik e ta neurketa

guzt i a k b a l d i n t z a be rd ine tan e g i n behar di renez gero, hu r rengo a r a u

hauek e rab i l t zen d i r a :

a ) Neurketak, 25OC-tara e g i n behar d i r a .

b ) Disol ba tza i lea, tenperatura berd inean (25OC-tan) dagoen u r a

da.

c) Konposatu d i so lbagar r i en , eta ez io ien, d iso luz io-enta lp iako

d i r a .

d ) Substantz ia rnol bako i tzeko neurtzen d i r a .

E r reakz io k i rn ikoak norrnalean pres io konstantean egi ten d i r a ,

orduan h a r t u a l a aska tu tako beroa sisteman g e r t a t u r i k o bero-aldakun-

tzaren b e r d i n a da, a rés t i an i k u s i dugunez.

E r reakz io endotermi koetan:

Produktuak r- Erreaktiboak

Hh Y

Erreakz io exoterrni koetan :

erreaktiboak

prrduktuak

5.2.1rudia: Entalpia-aldakuntza erreakzio endotermikotan e ta erreak- z i o exotermikotan.

Zrreakzio-entalpia standarda honela definitzen da: 25OC eta

1 atrn-tara gertatzen den erreakzio batetan hartzen edo askatzen den

beroa. Erreakzio asko eta asko ez d i r a ba ld in tza hor ie tara ernaten,

orduan ezin da bero hor i neur tu eta erreakzio-entalpia standarda, for-

rnazio-entalpia standardai-en b i tar tez ka l ku la da i teke. Eta honela egi ten

da, ha in zuzen ere: AH; = 2 ( A H:)~ - L ( A H:) e

Jak in ik : A H ~ O (COZ) = -94,05 )cCal/mol

o eta, AHf (H2) = O Kcal/mol d i re la ,

Kalku l u horiek nahiko errazak d i r a , ba ina problema nagusia

erreakzio-ent a l p i a hauek benetan gertatzen direneko tenperaturan k a l ku-

latzea da.

Problernaren ebazpena erraza b ihur tzen da enta lp ia egoera-fun-

tzioa dela onartzen bada, eta ez j a r r a i t u r i ko bidearekiko, hots, b i t a r -

teko pausoekiko rnenpekotasunik. Hauxe da, eta ez besterik, Hess-en

legeak dioena.

5.3.4.- Hess-en legea.

Terrnodinarnikaren lehenengo p r in tz ip ioa .ba ino b i u r te aur re t i k

enuntziatu zen eta ja r ra ikoa dio: "Erreakzio kirnikoaren enta lp ia h a s i e r a

k o eta arnaierako egoeren rnenpean dago soi l i k , b i tarteko egoerak ' edo-

zein d i r e l a r i k ere".

Honela, ad ib idez, 2 S + 3 02- 2 SO3 er reakz ioaren e n t a l -

p i a j a k i t e a n a h i badugu, b i t a r t e k o e r reakz io b i hauek kon tu tan h a r -

tuz k a l k u l a dai teke:

Lehenengo er reakz ioaren

rrenarena -23,49 Kca l /m01 . e n t a l p i a

Orduan: AHR(S03) = A HR

-70,96 ~ c a l / m o l da, e ta b iga -

i 1) =

Eta h a u dator exper imenta lk i lor tzen denarek in , has ie ran j a r r i

tako e r reakz io h a r t a n 198,90 Kcal askatzen b a i t d i r a .

Hess-en legea oso b a l i a g a r r i a d a zenbai t e r reakz io organ iko-

ren e n t a l p i a ka lku la tzeko. Esate ba te rako oso z a i l a d a a lkoho l -har tz i -

duraren er reakz ioaren e n t a l p i a zuzenk i neurtzea:

legamia C6HI2O6----------2 C 2 H 5 OH + 2 C02

Ba ina b i t a r t e k o er reakz io hauek kon tu tan h a r t u r i k :

C H O + 6 O2 ---- 6 C02 + 6 H20 6 12 6 4 HR = -676,08 Kca l'/rnol

C2H50H + 3 O2 ---- 2 C02 + 3 H20 A HR = -324 Kk l / rno l

(1 ) - 2 (11) eg i ten badugu:

Terrnodinarnikaren b igaren p r in tz ip ioak zenbait formulaketa des-

berd in onar d i tzake, ba ina guzt ietan entropiaren kontzeptua agertzen

da.

Entropia, lurrun-rnakinaren garapen teknikoari l o tu r i k sortu

zen kontzeptu terrnodinamikoa da. Sisternaren egoera-funtzio bat da.

Hasieran ( X IX mendearen lehen urteetan) uste zen rnakina

baten errendimendua etengabe handi z i tekeela; Carnot-ek, ordea, 1824.

urtean f rogatu egin zuen edozein makinaren emundimendua mugatuta

zegoel a :

non T1 hasierako fokoaren tenperatura b a i t da eta T2 arnaierakoarena.

Makina batek hartzen duen bero guzt iaren zat i bat lana b i hu r -

tzeko b i l tzen da eta beste bat sistemaren e n t r o ~ i a handitzeko.

Entrapia, beraz, zera izango I i tzateke: Sistema-barruan

dagoen energ ia antzeko- b a t kanpora j a l g i ez in dena. Sistema baten

energi edukia E-k edo H-k ematen. digute, ba ina energia guzt i hor i

ezin d a kanpora komunikatu. Entropiak, S-k, hor i adieraziko l iguke,

ha in zuzen ere, askatu ezin den energia horren proportzioa.

Sistema baten ent rop ia-a ldakuntza honela def i n i t uko dugu:

Bolumen konstanteko prozesu bate tan:

Presio konstatepeko prozesu bate tan :

En t r o p i a k , ha laber , sistemaren barne-desordenaren egoeraren

be r r i ematen d igu . Honek g a r r a n t z i h a n d i a d u sistema k imikoen estu-

dioan. Badak igu er reakz ioa endotermikoa a l a exotermikoa izatea ez de la

nahi koa be ra ren bat-bateko joera zehazteko. Beste a l d e r d i b a t i ere be-

g i r a t u behar zaio: bere ent rop i m a i l a r i .

Unibertso-mai I a n edo mai l a makroskop ikcan gertatzen d i r e n

prozesuetan j a r r a i k o joera b i hauek ematen d i r e l a f roga tu da:

a ) Sistemek berez energ i mai l a t x i k iagoene ta ra eboluzionatzen

dute, Unibertsoaren energ ia osoak konstante d i r a u e l a r i k .

b ) Eboluzio h o r i Unibertsoaren desordenaren gehiagotze bate-

k i n ematen da. Hau da, Un iber ts iaren en t rop iak etengabe hand i tzeko

joera du.

Honela, beraz, zera esan dezakegu:

Sisten:a ordenatua -- Entropia t x i k i a -- Lan egiteko ahalrnen

handia -- Energi edukin handia.

Sistema desordenatua -- Entropia handia -- Lan egiteko ahal-

i r . < ri t * i k i a -- t n e r y i edukin t x i k i a .

Logikoa da orduan, gasek, oso desordenatuta ba i t daude, l i k i -

mak i>aino entropia handiagoa izatea, eta hauek sol idoek baino handi-

.7111.U.

S ~ b s t a n t z i a baten entropi-maila kalkulatzeko hurrengo hitzarrnen

; ~ C I , I onavtzen da: Edozein substantziaren entropia zero dela O 0 K-tan;

ti,:u da, l~ tekeen ordenarnendurik handiena tenperatura horretara lortzen

dela.

Hitzarmen honek (zenbaitek Terrnodinarnikaren 3. pr in tz ip io tzat

f < i * * , t >en duena) posible egi ten du substantzia baten entropia standard

<ibboi~ltoa kalkulatzea, zein substantzia horren rnol bakcitzeko 0$~ -e ta -

11k 29g°K-etara (25OC) iragaterakoan jazotako entropi aldakuntza bezala

r ! ~ f n i :zen b a i t da:

= Cp I n 298 (Presio Konstantean)

Zai l tasun bat agertzen da rnaiz askotan: C tenFeraturaren me? P

pekoa izaten déla eta, horregat ik, ezin dela integrazioan konstantetzat

har tu . Edo no1 a ere, badaude beste rnetodo batzuk entropia standardak

ka l ku la tu ahal izateko.

5.5.- ENERGIA ASKEA ETA ENTALPIA ASKEA. HELMHOTZ ETA GIBSS-EN

FUNTZ I OAK .

Helmhotz e ta C-ibss-en funtz ioak egoera-funtz ioak d i r a .

Helmhotz-en funtz ioa edo sisternaren energ ia askea, barne-ener-

g ia eta en t rop ia ren a r teko kendura beza la (bero rnodura a d i e r a z i r i k )

def i n i tzen d a :

F = E - T x S

Barne energia

F=E-T~S = Energia askea

T I S Energia degeneratuaren rnaila (Entropia)

5.4.Irudia: Energia askearen adierazpen g ra f i koa

A ldaketa isotermiko bate tan A F = A E - T - A S

Presio konstantean gertatzen d i r e n prozesuentzat ( h a u da,

prozesu gehienentzat) , Gibss-en fun tz ioa edo sisternaren e n t a l p i a askea

erabi l tzen da, zein sistemaren e n t a l p i a e ta ent rop iaren (bero rnodura

a d i e r a z i r i k ) a r tebo kendura beza

G = H - T

l a def in i tzen b a i t da:

S

Sistemaren en ta lp ia

C=H-TxS = En ta lp ia askea

Energia degeneratuaren rnaila (Entropia)

5.5.Irudia: En ta lp ia askearen adierazpen graf ikoa.

Aldaketa isoterrniko batetan: h G = A H - T A S

5.6 . - PROZESU K lM l KO ESPONTAMEU E T A C Z - ESPONTANEOAK

Exper i rnenta lk i f r oga tu ta dago edczein prozesu espontaneotan

energ ia askearen, edo er i ta lp ia askearen, pres io konstanteko prozesua

bada , t x i k iago tze b a t gertatzen dela. Hau da:

Prozesu espon taneoa

Presio konstante k o prozesuentzat hu r rengo posi b i l i ta te hauek

bete da i tezke, A G = A t i - T. 6 5 de la kon tu tan h a r t u r i k :

a ) Entropia-gehiagotze b a t e k i n ( A S > O) gertatzen d i r e n pro-

zesu exotermikoetan ( A H < O), A G < O izango da eta prozesuak esponta-

neoak izango d i r a .

b ) En t rop ia ren gutx iagotze b a t e k i n ( S < O) gertatzen diren

prozesu endotermikoetan ( A H > O ) , A G > O izango da eta prozesuak ez-

-espontar;eoak izango d i r a .

c ) Ent rop ia gehiagotze b a t e k i n ( A S > O) gertatzen d i r e n pro-

zesu endoterrnikoetan ( A H > 0 ) :

) A H J > ) T . A S I + A G > O Prozesu ez-espontaneoa

I A H ( < IT . A SI + A G < O Prozesu espontaneoa

1 A ~1 = IT . A S 1 + A G = O Orekan dagoen sistema

d) Ent rop ia ren t x i k iago tze b a t e k i n ( A S <O) gertatzen d i r e n

prozesu exotermikoetan ( A H < O) ge r ta da i teke:

J A HI > I T . A S ( + A G < O Prozesu espontaneoa

IA H J < I T . A S I A G > O Prozesu e~~espon taneoa

( b HI = ( T . A SI A G = O Prozesua ez da ernaten, orekan

dago

Hala ere, bad i ra prozesu k im iko batzuk, zeinetan A G < O ba i t

da eta espontaneoki gertatzen ez d i renak.

Es'ate baterako, pospoloak eta gasol ina ez d i r a espontaneoki

erretzen, oxigenoak eguratsean ez du hidrogencarek i n berez erreakziona-

tzen u ra ernateko. Badago " iner tz ia kimikoa" bezalako zerbait . Horrela-

ko zerbai t ez balegc honez gero energi-erretserba guzt iak agor tur ik

egongo l i ra teke eta b i z i tza ezinezkoa izango 1 i tzateke. Unibertsoa terrno-

dinarnikoki degeneratuta egongo l i tzateke eta ezinezkoa izando l i tzateke

edczein a ldakuntza suertatzea. Ezinezkoa izango l i tzateke edozein lan

egitea energia askearen gabeziagat ik. Sisternz guzt iak ba te ra tu r i k , uni-

formatur ik, egongo 1 i róteke, energi rnai l a berd ina eta 1 i tekeen entropia

handiena du te la r i k .

Hauxe izangc l i tzateke ( izangc da) "Unibertsoaren heriotz ter-

rnikoa".

l ne r tz ia kimikoa honela azal tzen da: Prozesu k im iko ba t gerta-

tu ahal izateko, lo tu ra batzuk apu r t u eg in behar d i ra , beste be r r i ba-

tzuk formatzeko eta hauek egbnkorragoak izan a r ren energia ba t behar

da haiek desegin aha l izateko.

Esate baterako:

H2 + 1 / 2 02- H O erreakzioan & G = -54,6 ~ c a l / m o l da, 2

baina erreakzioa ez da espontaneoki ematen, "akt i bazio-energía" dei tu-

r i l . 0 cqergi kopuru bat kom~n i ka t zen ez badiogu, zein H--H eta @--O

loturak apurtzeko beharrezkca ba i t da, ez da er reakz ior ik gertatuko.

5.6.Irudia: Erreakzio exotermikoeren aktibazio-energia presio konstantean.

AR l KETAK

5.1 .- Hurrengoa j ak i n i k : N2(9) + O2(9)

+ 180,7 KJ-2 NO ( 9 )

Zenbat

energia behar izango da 10 g r NO lortzeko?.

a ) 60,6 g r merkurio (1 1) oxido deskonpcsatzeko behar den energia.

b ) 100 Kcal absorbatzerakoan deskonposatzen den HgO-tik sortzen

den oxigeno-bolumena (25OC eta 1 atm-tara).

Zenbat ba l i o d u A ~ - k ? . Zer er laz io dago kasu honetan A H e taA E-

r en artean?.

5.4.- Kalku latu metanoaren formazioaren-entalpia:

'(S) + H2(g) __I)

CH4(9)

hurrengo da tu hauek kontutan ha r t u r i k :

C(S) + O2(g) - 'O2(9) AH l = -393,5 KJ

H2(g) + 1/2 02(g) v H2°( 1 ) 4 H2 = -285,8 KJ

CH4(9) + 02(9) - C02(g) + 2 H20(1) A H3 = -890,4 KJ

5.5.- 4 NH3(g) a 5 02(9) - 6 H20(g) + 4 NO ( 9 ) A H = ?

j ak i n i k : A H f (NH3(g)) = -46,2 KJ/rnol

A Hf (H20(g) ) = -24l,8 KJ/mol

b H f (NO(g)) = 90,4 KJ/mol

5.6.- Ka lku la tu hurrengo erreakzioaren erreakzio-entalpia:

j a k i n i k lotura-energiak hauek d i re la :

5.7.- Hurrengo erreakzioan: "2(g) + ll2 O2(g) - H O 2 , ( 9 )

A H =-241,8 KJ eta A S = -44,4 J/OK (298OK eta 1 atm-tara Kalku latu:

a ) A G-ren b a l ioa ba ld in tza horietan.

b ) Zein tenperaturatan anulatzen den A G (1 atm-tako presioan

A H eta A S tenperaturarekin ez d i r e l a aldatzen supc,saturik.

5.8.- Hurrengo erreakzioarentzat (25OC eta 1 atm-tara) :

Z iu r ta a l dai teke erreakzioa dela?

a ) Exotermikoa.

b) Endotermikoa.

c ) Espontaneoa.

d ) Oso azkarra.

e) Ozo geldia.

5.9.- Potasio Kloratoaren deskonposaketarentzst:

KC103(S) _I_) K C I ( ~ ) + O2(g) A H = -89,5 KJ

25OC eta 1 atrn-tara. l no lako k a l k u l u r i k eg in gabe aukera zeneza-

k e hu r rengo p o s i b i l i t a t e h o r i e t a r i k zein dagok io E - r i :

a ) -82; b ) -97; c ) 97; d ) -895 e ta e ) -89,s.

5.10.- Esan ezazu egiazkoa a l den hu r rengo esa ld ia : " Er reakz io exo-

te r rn iko bate tan, er reakt iboen e n t a l p i a produktuena ba ino t x i k i -

agoa da".

5.1 1 .- Forrnazio-entalpia hauek: H20(g) = -241,8 ~J / rno l ;

HfO(l ) = -285,8 ~J / rno l , kon tu tan h a r t u r i k esan zein den u ra ren

baporatze-beroa :

a ) 22; b ) -44; c ) 44; d ) 88 eta e ) -241,8.

5.12.- K a l k u l a ezazu hu r rengo er reakz ioaren er reakz io-enta lp ia :

5 s ) + H2°(9) - CO(g) + "'m Forrnazio-entalp iak hauek b a d i r a :

H20(g) = -26l,8 KJ/rnol, CO = - 110,S KJ/rnol ( g )

5.13.- Esan zenbat bero-energia behar izango den k a l t z i o karbcnatoa-

r e n deskonposaketarek in, 1 OOKgr Ka l t z i o ox ido lor tzeko hu r rengo

er reakz ioaren arauera:

CaC03(s) - CaO(S) + C02(g)

j a k i n i k formazio-entalp ia hauek d i r e l a :

CaC03(s) = -1206~9 KJ/mol

5.14.- Uraren l u r run tze ra ren tza t , H= 44,Ol KJ/rnol eta S = 117,9 KJ/rnol°K

298OK eta 1 atrn-tara.Ka1kulatu:

a ) Uraren bapor iza tzearen energ ia a5ke.a b a l d i n t z a hor ietara.

b ) Atrnosfera bateko pres ioan , ze in tenpera tu ra ta ra egongo den.

u r l ik idoa be re l u r r u n d r e k i k o orekan.

5,- Z I N E T I K A K I M I K O A E T A OREKA K I M I K O A ,

2. PARTEA

5.1.- ERREAKZIO K l M l K O E N ABIADURA.

5.2.- ERREAKZIO K l M l K O E N TEORIA.

5.3.- ERREAKZ I O-A6 IADURAN ERAG l T E N DUTEN FAKTO-

REAK.

5.4.- ERREAKZIOBIDEAK.

5.5- OREKA KlMlKOAREN IZAERA.

5.6 . - OREKA K l M IKOAREN LEGEA.

5.7.- OREKA-KONSTANTEA.

5.8.- OREKA HETEROGENOAK.

5.9.- OREKAN ERAGITEN DUTEN FAKTOREAK.

5 . 1 .- ERREAKZIO KlMlKOEN ABIADURA.

l kasgai honen 1. zat i an erreakzio k imi koen ondorio termi ko-

ak aztertu eta erreakzioen berezkotasuna aurr ikusteko erizpideak

eman di tugu. Edonola ere ora ind ik ez dugu erreakzioen bizkortasunaz

hi tzegin eta hau ez da, inola ere ez ikus i tako erizpideen ondorio

zuzena.

Arazo hau oso in teresgarr ia da, za lantzar ik gabe. Zenbai t

erreakzioren abiadura ar intzeko edo moteltzeko g i l tza 'izatea cso

ba l i aga r r i a gertzatzen ba i t da.

Erreakzioak nola ematen d i ren eta erreakzio-abiaduran

eragi ten duten faktoreak zein izan da i tezkeen aztertzen duen k imikaren

ata1 honi z inet ika k imikoa der i tzote.

i e r da, ba ina, erreakzio-abiadura? Beste edozein abiadura

moetaren esanahi berbera du. Denbora uni ta te bakoitzeko desagertzen

den erreakt ibo baten kant i ta tea edo sortzen den emaitza baten kan t i ta -

tea. Desagertu edo sortutako kan t i ta te horien kontzentrazioak, mol/l-

-tan neur tuta jeneralean, erabi l.¡ ohi d i r a . Erreakzio-abiadura, beraz,

mol . 1-1 . S-'- tan adierazten da normalean.

Erreakzio kimikoen abiadura asko aldatzen da denboran

zehar. Oso komenigarr ia da, orduan, aldiuneko erreakzio-abiadura,

T a ld iune batetan, definitzea. Honela egiten da: a ld iune horretan,

erreakt ibo edo ernai tza baten kontzentrazioaren deribatua denborareki ko.

Dena den, def iniz ioa gehiago zehaztu behar dugu. lkus

dezagun hurrengo ab i bidea:

Argi dagc, h i drogenoaren desagertzearen abiadura, n i troge-

noarena baino h i r u b ider handiago dela eta b i kasu hauetan aresti an

aipatutako deribatua negatiboa ' izango Iitzatekeela, b i erreakt ibo

hauen kontzentrazioa txikiagotu egi ten bai t da denboran zehar. Amo-

niakoarekiko hartutako deribatu honi nitrogenoarekikoa baino b i bi-

der handiagoa izango litzateke eta, gainera, zeinuz aurkakoa, hau

da, positiboa.

Guzti horietatik zein hartu behar dugu aurreko erreakzio

horren erreakzio-abiaduratzat? Arazo hau konpon tzeko, zalantzagarri-

tasun hori gainditzeko, honela definitzen da erreakzio-abiadura:

Edozein erreakt i bo edo emai tzaren kontzentrazioaren denbora-

rekiko deribatua, dagokion koefiziente estekiometrikoaz zatitua eta

zenbaki positibo bihurtuta.

Gure adibidean:

, Jenera lean, erreakzio zuzenaren hasierako abiadura hzter-

tzen da. Erreakzioa honela idatziko dugu:

a A + b B emaitzak.

Bi erreaktiboen hasierako kontzentrazioak, [A] eta [B] , al-:

datuz, v eta kontzentrazio horiek erlazionatzen dituen adierazpen ma-

temati koa lor dai teke experirnentalki . Adierazpen honi abiadura-lege

diferentziala edo abiadura-ekuazio izena ematen zaio eta era honeta-

koa izan ohi da:

a berretzai lea A erreakt i boarek i ko erreakzioaren ordena da.

0 , 5eraz, B erreaktiboarekiko ordena eta berretzaile guztien batu-

ra, a + 0 , erreakzioaren orden osoa da.

Argi ukan behar da, geroago hobeto aztertuko dugunez, a ,

0 berretzaileak ez d i re la bet i ekuazio estekiometrikoaren koefiziente-

en -a,b.. .- berdinak izan behar.

K konstantea abiadura-konstantea da; bere ba l ioa ez dago

erreak t i boen kontzentrazioen menpean, erreakzio bakoi tzarek in a lda tu

egi ten, da eta asko, bereziki , tenperaturarekin.

5.2.- ERREAKZ lO KlM l KOEN TEOR IA

Aipatu da erreakzio k imiko batetan funtsean gertatzen dena

zera dela: erreaktiboen molekulen lo tura batzu apur tu egiten d i r e l a

eta beste be r r i batzu sortu, emaitzen molekulak eratuz. Hori gertatze-

ko beharrezkoa da erreaktiboen molekulak e lkarrek i n kontaktuan

jartzea, hots, t a l k a egi tea. lde ia ondorengo hau da: talka-teoriaren

abiapuntua, gasen teoria z i ne t i komo ina r r i tzen dela.

Dena den, gerta daiteke b i moelkulak ta lka egitea eta erre- ¿

akziorik ez egoterik. Ta lka eraginkorra izan dadin, hots, erreakzio

egon dadin , beharrezkoa da ondorengo ba ld i ntzak betetzea:

l e Molekulek ta lka egiterakoan lo tura batzu apur tu ahal i z a

teko bezainbesteko energia (zinet ikoa) ukan dezatela. ~ o l e k u l a hauei

rnolekula akt ibatuak esaten zaie eta gutxienezko behar duen energia

horr i aktibazio-energia.

20 Talka or ientazio egoki batetan gerta dad i la .

5.7. I rud ia: HI-ren formazio-erreakzioa, Hp e ta Ip dugularik. a) Tal- ka eraginkorra. b) Talka ezeraginkorra.

- 126 -

Esate baterako, erreakzio honentzat:

H2

280° C eta

tzean, zera

Ta

45 atm-tako ontzi t x i k i batetako zentimetro kubiko bakoi-

ernaten da:

i lka guztiak /s. = 10

- = 10 17

Talka eraginkorrak = 10 14

Hau da, lo1? talketatik bat bakarra da eraginkorra!

TaIka-teoriaren aidaketa (osaketa ere bai , bide batez)

garrantzi tsu bat trantsizio-egoeraren teoria izango da, non erreak-

zioa konplexu akt ibatu iedo trantzizio-konplexu) b i tar teko egoera bg

tetatik i ragaten dela suposatzen ba i t da. Konplexu akt ibatu honi

erreakzionatzen duten molekulen artean osaturiko agregatu bat da,

zeren hasierako lotura batzu lasaitu (edo apurtu) egin bai t d i ra eta

lotura berr iak eratzen hasi bai t d i ra. Egoera honi dagokion energia

kanti tate handia dela kausa, konplexu akt ibatua oso ezegonkorra da

eta berehala deskonposatzen da erreakzioaren emai tzak emanez:

erreakt i boak konplexu aktibatua

emaitzak

Konplexu akt ibatuak aurreko b i baldintzen azalpena ematen

digu. Erreaktiboen egoeratik konplexu aktibatuen egoeraino iristeko

behar den energia, ak tibazio-energia da eta ta l karen orientazioa kon-

plexu akt ibatua eratzeko behar dena izan beharko da.

Entalpi diagrama egiten badugu:

- 127 - ~ o n ~ l e x u ak t iba tua

Emaitzak

5.8.Irudia: IH-ren f o r mazio-erreakzioren e n t a l p i diagrama.

Erreakzioaren bidea

Konplexu ak t i ba tuen eratzeak zera suposatzen du: er reak-

zioa ge r ta d a d i n energ i langa b a t g a i n d i t u behar dela, bere a l t u e r a

ak t ibaz io-energ ia , Ea, i zan i k .

Akt ibaz io-energ ia t x i k i a bada , moleku la askok eduk iko dute

ho r i b a i n o ene rg ia z ine t i ko hand iago r i k , t a l k a guz t i e ta t i k asko izan-

go d i r a . Ea h a n d i a bada , gauza guz t i ak a lde ran tz i z gertatzen d i r a .

Hor re la u l e r da i teke, e r reakz io b a t i , exotermikoa i zan a r r e n

askotan e n q g i a eman behar za io la (berotuz, ad ib idez ) er reakz ioa

hasi dad in . E r reakz io endoterrniko b a t e k i n duen desberd in tasuna,

azken hon i energ ia , has ie ran ezezik, prozesu osoan eman behar zaio-

l a da.

5 . 3 . - ERREAKZIO-ABIADURAN ERAGITEN DUTEN FAKTOREAK.

T a l k a e rag inko r ren kopurua ondorengo gauzen funtz ioan

dago:

1 2 Ta lka guzt ien k o p u r u osoa, er reakt iboen kontzentrazioen

eta beren egoera f i s i koen rnenpekoa da.

20 Talken erag inkor tasuna, behar bezainbesteko energ ia zine-

t i k o duten rnolekulen kopurua ren rnenpekoa d a e ta h o r i b i z i k i hand i -

tzen d a tenperaturarek i n .

3 U k t i b a z i o - e n e r g i a , t a l k a k e r a g i n k o r r a k izateko behar den

energ ia rninirnoa da, konp lexu a k t i b a t u a r e n e g i t u r a rnolekularraren,

e ta beraz , e r reak t i boen i z a e r y e n rnenpean dago e ta modu berean,

e r a b i l i a h a l d i r e n k a t a l i sa tza i leen rnenpean.

Beraz, er reakz io-ab iaduran e rag i ten duten fak toreak honako

hauek d i r a :

A ) Erreakt iboen izaera.

Kontsidera dezagun hurrengo erreakzioen abiadura (giro-

-tenperaturan)

Fe3+(aq) + ~ E + ( a q ) v ~ P ( a q ) + Cr (aq) ;oso azkar ra

2N0 ( g ) + O2 ( g ) -- 2N02 ( 9 ) ; moderatua

CH4 ( 9 ) + 202 (g)-C02(g) + 2H20 (1) ;oso geldia.

Zergati k gertatzen d i r a desberdintasun hauek?.

Lehen erreakzioan ez da lo tu ra r i k apurtzen ezta be r r i r i k

eratzen ere, ioien arteko elektroi t rukatze bat besterik ez da gerta-

tzen .

Bigarrenean 0=0 lotura bat apur tu behar da eta beste

b i lo tura eratu.

Hirugarrenean sei lotura apur tu behar d i r a eta beste sei

be r r i eratu.

Adi b ide hauetan ikus da i tekeenez, lotura berremketa han-

d i r i k behar ez duten erreakzioak oso azkarrak d i r a , tenperatura a-

rruntean. Hau ioien arteko i a erreakzio guztietan gertatzen da. Lo-

tu ra apurketa eta eraketa batzu egin behar direnean erreakzioak

oso geldiak izan ohi d i r a . Arau hau, jak ina, gu tx i gorabehera da

eta ezin da hitzez h i t z hartu.

Horrel a, hurrengo erreakzio hau oso gel d i a izan beharko

li trateke: 5Fe2+ + Mn0; + 8 ~ ' - 5 ~ e ~ ' + h2+ + 4H O Iau lotura 2

apurtu, zortzi be r r i eratu eta 14 io i par te hartzen dutelako. Hala

eta guzt iz ere, experimental k i f rogatuta dago gauzak erabat a i tzit i-

koak d i re la , hots, erreakzioa oso azkar ra dela. Honen azalpena 5 rreakziobideak aztertzerakoan ikus iko da, erreakzio konplexu hauek

askoz ere sinpleago d i ren zenbait pausoren b i tar tez gertatzen bait

d i r a .

B) Er reak t iboen kontzentrazioa e ta egoera f i s ikoa.

Ta lken teor ia ren a rabera er reakz ioa ge r ta d a d i n er reak-

tiboen rnolekulek e l k a r r e k i n t a l k a eg in behar dute eta teor ia z inet i -

koaren a rabera ta l ken kopurua er reak t i boen kontzentrazioaren propor-

tzionala da. Horrela, H 1-ren forrnazio-erreakzioan a r g i dago I -ren 2

kontzentrazioa, (esate ba te rako ) , b iko iz ten badugu, H molekula ba- 2 koi t fak, l2 rnolekula kopuru b i k o i t z ba tek in topatzerakoan, b i b i d e r

ta lka gehiago eg ingo d i tue la eta er reakz ioa b i b i d e r azkar ragoa iza;

go dela, h a u da, er reakz io-ab iadura ere b i k o i z t u egi ten dela.Gauza

bera gertatzen d a H -ren kontzentrazioa b iko iz ten badugu. 2

Er reakz io-ab iadura , beraz, e r reak t i bo bako i tzaren k o n t z e l

trazioaren zuzenki propor tz iona la izango da kasu honetan. Honako

hau da:

Kasu orokor rean er reakz io-ab iadura er reakt iboen kontzen-

trazioen, dagozkien koef iz iente estekiornetrikoak, b ide rkadura ren pro-

protz ionala da. Hau da masa-ekintzaren legea, Guldberg eta Waage

k imikar i no rveg ia r rek 1867. ur tean enun tz ia tu zutena.

Ora in u l e r da i teke e r reak t i bo baten gehiegi tzak e rag i ten

duen ondorioa. Suposa dezagun 1 rnol b a t H rnol b i r e k i n er reakz iona 2 2 arazten dugu la . Propor tz io def i n i tuen legearen arabera, nah iz e ta

HZ gehiago bota, HI b i rnol b a i z i k ez d i r a era tuko. Ba ina, h o r i b a i ,

v-rentzat arest i a n a te ra dugun adierazpenaren a rabera , erreakzio-a-

b iadura b izkor tzea l o r t u izango dugu.

Masa-ekintzaren legea ez da er reakz io oso askotan bete-

tzen. Beteko b a l i t z , ab iadura- lege d i fe ren tz ia la ekuaz io estekiornetri-

kot ik a te ra aha l i zango genuke zuzenean, e ta er reakz ioaren ordenak,

erreakt ibo bako i tzarek iko , beren koef iz iente estekiornetrikoen be rd inak

i tango l i r a t e k e e ta hau, lehen esan dugunez, ez d u be t i ho r re la ger-

tatu behar .

Erreakziobideak aztertzerakoan ikus iko dugu masa-ekintza

ren legea erreakzio elementaletan soi l i k bete behar dela derrigorrez.

Masa-ekintzaren legea betetzen denean ere beharrezkoa

da erreakt ibo guzt iak fase berean aurki tzea (gas egoeran edo disolu-

zioan). Erreakzioak fase bakar batetan gertatzen direnean homogeno-

ak d i re la esaten da. Erreakzio heterogenoetan erreakt iboak fase de?

berdinetan aurk i tzen d i r a , esate baterako, solido bat l i k i do edo gas

batek in erreakzionatzen duenean. Kasu honetan erreakzioa ukipen-gai

nazalean baka r r i k gertatzen da eta erreakzioaren abiadura asko h a n

d i tzen da beronen azalera handi tzerakoan. Horrela erreakzioak oso

azkarrak izan daitezke erreakt ibo solidoak xehe-xehe eginda aurk i -

tzen bad i ra .

Erreakzioa azkarra izateko bald in tza egokienak, erreakt i-

boak gas egoeran edo disoluzioan daudenean da, orduan lortzen bai t

da zat iketa ma i la r i k handiena (molekula edo io i mai lakoa).

C) Tenperaturaren eragina.

Edozein erreakzio kimikoren abiadura b i z i k i handitzen

da tenperaturarek in. Nola azal da i teke tenperaturaren eragin nabar-

men hor i ? .

Tenperatura goratzerakoan molekulen abiadura handi tu

egiten da eta horrek in batera ta lka guztien kopuru osoa. Baina, teo-

r i a zinetikoaren arabera, tenperatura 10°C-tan handi tzerakoan, mole-

ku len batezbesteko abiadura ehuneko 2 an baka r r i k handitzen da.

Honek erreakzio-abiaduraren handipen t x i k i bat besterik ez luke eka-

r r i k o , ba ina saiakuntzaren b i tartez egiaztatzen da tenperatura gora-

tze horrek in erreakzio-abiadura, gu tx i gorabehera, b i koiztu edo h i r u

koiztu egiten dela.

Aza l pena, honetan datza : tenperatura goratzerakoan , asko

handitzen dela molekula akt ibatuen portzentaia eta, jak ina, talka

eraginkorren kopurua.

Energia zinetikoa

5.9.Irudia: Molekulen energia zinetikoaren distribuzio-kurbak T T 1 .2

b i tenperaturentzako. Azalera marraztuan, Ea energia baino handiagoa duten molekulen portzentaia errepresentatzen da.

Arrhenius izan zen, 1899.urtean, erreakzio-abiadura eta

tenperaturaren arteko er laz io kuant i ta t iboa aztertu zuen lehena, ondz

ko ekuazio exponentziala proposatuz:

non k abiadura-konstantea ba i t da, R gasen konstantea eta A maiz ta

sun-faktorea de¡ t u r i koa .

Ekuazioaren izaera exponentzialak k suposatzen du eta,

beraz, erreakzio-abiadurak b i z i k i hand i tu behar d i r e l a tenperatura-

cekin. Handipen er la t iboa aktibazio-energiaren menpekoa da, ekuazio-

t ik ondoriozta daítekeenez.

D) Katal isatzai leak.

Katal isatzai lea, aldakuntza kirniko i raunkor r i k jasan gabe

eta oso kan t i ta te t x i k i t an egon arren, erreakzio baten abiadura asko

aldatzeko ga i den substantzia bat da. Fenomenoa ka ta l i s i izenaz eza-

gutzen da.

Zergat ik a lda dezake ka ta l i sa tza i le batek erreakzio baten

abiadura?. Hasiera batetan uste izan zen katal isatzai leek ez zutela

erreakzio kimikoan pa r t e r i k hartzen, beren presentzia hutsez eragi-

ten zutela erreakzio-abiaduraren aldakuntza. Orain, dagoenek0,egiaz-

ta tuta dago kata l isatza i leek par te ak t ibo ba t hartzen dutela erreak-

zioan, b i tarteko konposatu batzu eratuz, hauek berehala deskonposa-

tzen d i r e l a r i k kata l isatza i lea birsortuz. Katal isatzai leak, beraz, al-

datu egiten du erreakzioaren ohizko bidea, aktibazio-energia tx ik iago

bat behar duen beste b ide batet ik i ragan araziz.

I - Erreakzioaren bidea

5.10.Irudia: Erreakzio oso baten en ta lp i diagrama kata l isa- t z a i l e r i k gabe e ta katal isatzai learekin.

Kontutan h a r t u behar da erreakzio i t zu lgar r ie tan kata l i -

satzaileek a l da tu egiten dutela alderantzizko erreakzioaren abiadura,

ba ina ezin d i tuzte la erreakzioaren funtzio termodinamikoak (A H eta

AG) inolaz ere, aldatu. Katal isatzai leak ez in du, beraz, oreka ez

alde batera, ez bestera desplazatu. Beren ondorio baka r ra oreka-c-

goera azkargo lortzea da.

5.4.- ERREAKZ 1061 DEAK.

E r reakz io k i rn iko gehienak ez d i r a er reakz io estekiornetri-

koak aza l tzen d i g u n e ran gertatzen, prozesu elemental edo er reakz io

elemental d e i t u r i k o zenbai t b i ta r teko e tapet ik i r aga ten d i r a . Er reak-

zio k i rn iko baten' b i t a r t e k o prozesu ho r iek osatzen dute e r r e a k z i o b i d e ~

ko izenaz ezagutzen duguna. Har dezagun ,adibidez,ondorengo er reak-

zio hau (gas fasean) :

Masa-ekintzaren legea a p l i k a t u k o b a l i tz er reakz ioa bost-

garren ordenekoa izango l i tzateke: v = k [H ~ r ] '[o2], b a i n a sa iakun -

tzaren b i t a r t e z a tera tzen denez b i g a r r e n ordenekoa d a :

Nola aza l d a i teke kont raesan ho r i? . Masa-ekintzaren legea

erreakzio elementalentzat s o i l i k (e ta ez, jeneralean, er reakz io globa-

lentzat ) betetzen delako.

E r reakz io estekiornetrikoak ez d i g u er reakz iob idearen b e r r i

ematen ( t a l k a pentarnolekular b a t i a ezinezkoa d a ) . Proposatur iko

mekanisrnoak ondoko e tapa haue ta t i k i r aga ten da:

1 ) HBr + O2 -HOOBr ; g e l d i a

2) HOOBr + HBr-HOBr + HOBr ; a z k a r r a ,

3a) HOBr + HBr -, H ~ O + Br2 i a z k a r r a

3b) HOBr + HBr - H20 + Br2 l 1

Oro h a r : 4HBr + O2 - 2H20 + 2Br2

Kontu tan h a r hiru e r reakz io elementaletan t a l k a birnoleku-

l a r r a k b a i z i k ez d i r e l a eman behar . Beste a lde t i k , e t a p a r i k geldie-

nak, lehenengoak k a s u honetan; determinatuko d u prozesu osoaren

ab iadura . Masa-ekintzaren legea e tapa honentzat a p l i k a t u z a terako

dugu lehen erreakzio elernentalaren abiadura eta beraz, erreakzio

osoaren abiadura zera izango da:

Emai tza experimenta lek i n bat datorrena, ha in zuzen ere.

Erreakzio kirniko baten abiadura-ekuazioaren saikuntzazko azterketa

bat ezinbestekoa izango da orduan, erreakziobide posiblea determina-

t u ahal izateko.

5 . 5 . - OREKA KIMIKOAREN IZAERA.

Prozesu kirnikoak, prozesu f i s i ko asko legez, i t zu lgar r iak

izaten d i r a , hau da, lortzen d i ren produktuak konbinatu egin daitez-

ke e lkar rek in , be r r i z ere hasierako substantziak ernanez, oreka-egoe-

r a lo r tu arte.

Tenperatura konst-tepeko labea - I

5.11.Irudia:Ur-lurrinez ger tatur iko burdinen oxidazioaren erreakzio i t zu lgar r ia . Amaierako oreka.

l kus dezagun guzt i hau adib ide konkretu baten laguntzaz.

Burdin t x i r b i lak eta ur- l u r r i n a tenperatura konstantepean berotzen

badugu hodi i t x i batetan, erreakzionatzen hasten d i r a eta horrela,

fase solidoan, bu rd i n par te bat bere oxidoa bihurtzen da eta gas

fasean, hidrogenoa sortuko da; bere kontzentrazioa denboran zehar

handitu egingo da, ur - lur r inarena gutxi tzen den bi tartean.

Baina orduan hidrogenoak oxidoarekin erreakzionatuko

du, burd ina eta u r - lu r r ina birsortuz; hots, alderantzizko erreakzioa

emanez. Hau da :

Momentu batet ik aurrera kontrako prozesu bien abiadurak

berdindu egiten d i r a eta orduan erreakzioan par te hartzen duten la@

substantziak e l ka r ren ondoan agertzen d i r a , beren kontzentrazioek

erlazio aldaezin bht gordetzen dute lar ik . Hodia i t x i ta mantentzen ba-

dugu eta labearen tenperatura i raunkorra, nahiz eta saiakuntzarekin

denbora luze batez j a r r a i t ~ ~ k o n t z e n t r a z i o a k ez d i r a aldatzen, hots,

oreka-egoera lo r tu da.

Prozesu f isikoetan bezala, hemen ere oreka dinamikoa da,

hau da, prozesu mi kroskopikoak etengabe gertatzen j a r r a i tzen d i r a

(molekulek erreakzionatzen j a r r a i tzen dute) , ba ina propietate makros-

kopikoek konstante i rauten dute.

Argi dago, halaber , oreka-egoera sistema i t x i batetan

so¡ l i k eman da'i tekeela, honela baka r r i k egon ba i t da i tezke erreakzio-

-produktuak e l ka r ukitzen.

Ondo bereizi behar d i r a benetan orekan dauden sistemak

eta sasi-orekan daudenak. Azken hauetan orekat ik u r r u n egon arren,

erreakzio-abiadura ha in t x i k i a da ezen beren propietate makroskopi-

koak ez ba i t d i r a denborarekin aldatzen eta orekan daudela d i rud i -

te.

5.6.- OREKA KlM IKOAREN LEGEA.

Adibide s inp le batek in has iko gara:

Masa-eKi ntzaren legea ap l ikatuz (hasieran erreakzio hori

elernentaltzat hartzen zen arren, o ra in badakigu ez dela honela. De-

na den, horrek ez du, kasu honetan, arrazonamenduaren h a r i a eten-

go l :

v eta v konstante rnantentzen a l d i r a prozesu osoan?. z a

Ez, ikasgai honetan behean azaldu dugunez, a lda tu egiten d i r a den-

borarek i n .

H2 eta 12-ren nahaste batet ik erreakzioa egiten hasten

gare la suposatzen badugu, hasieran erreakzio zuzenaren abiadura

rnaxirnoa izango da, H2 eta 1 ere rnaxirnoak direlako. Hauek tx ik ia- 2

goak egi ten d i ren neurr ian, hidrogenoa eta iodoa desagertuz doazen

eran, v ere tx i k iagoa egingo da. Ai t z i t i k , alderantzizko erreakzioa- z

r en abiadura, hasieran, zero izango da, [HI] = O ba i t da, ba ina hor-

t i k aur re ra handi tuz doa, [Hq handi tzen den eran.

- Denbora

5.12.Irudia: IH-ren formaziozko (zuzena) e ta deskonposaketazko (alderantzizkoa) erreakzio-abiadura.

Erreakzio zuzen eta alderantzizkoaren abiadurak berdinak

egiten direnean, v = v oreka lortzen da: z a '

edo beste modu batez idatziz:

Azken ekuazio hor i oreka kirnikoaren legearen edo Masa-

-ek+rítzaren legearen (MEL) adierazpen- rnatematikoa da.

k Z eta k a , baka r r i k tenperaturaren menpekoak d i ren konz

tanteak izan arren, beren arteko k za t idura ere konstantea izango

da; oreka-konstantea, eta tenperaturaren rnenpekoa izango da soi l ik .

Oreka-konstantearen ekuazio horretan agertzen d i ren kon-

tzentrazioak ez d i r a edozein rnornentutakoak (erreakzioa hasten deneko

unekoak edo beste edozeinekoak ) ba i z i k eta oreka lor tua den rnomen-

tutik aur re ra betetzen d i ren kontzentrazioak. Horregatik i p i n i diegu II~II azpindizea. Hau a r g i t u ondoren, eta honela ulertzen dela suposa-

tuz, erraztasunez, azpindize hor i kendu egingo dugu

Jeneraiean, edozein erreakzioarentzat :

aA + b B z d D + eE

oreka konstantea, zera izango da:

Nola da pos ib le ho r i edozei n er reakz ioarentzat , formula

hor i a tera tzeko e r a b i l i dugun lehen arrazonarnenduan er reakz io ele-

rneritalentzat b a k a r r i k b a l i o behar duten v eta v -ren adierazpen a

!>dt71~k erab i 1 i bad i tugu? .

Ora in txe a d i b i d e b a t e k i n f roga tuko dugun bezala, oreka-

,-konstantearen adierazpen honek b a l i o o roko r ra du. l k u s dezagun:

Proposatur iko er reakz io-b idea b i e tapatakoa da:

E r reakz io g loba la : 2N0 + o2=2~o2

Etapa bako i t za er reakz io elementala denez gero:

gas perfektuen legearen arabera:

Orduan :

= K c

non n = c+d-a-b = gas-molen kopuruaren gehikuntza bai t de-.

5.8.- OREKA HETEROGEN OAK.

Arestian ikusi dugun burdinaren oxidazio-erreakzioa,

oreka heterogenoaren abibidea izan dai teke:

Oreka-konstatea idatzi aurret ik ikus dezagun zer

den burdina bezalako sohido huts baten kontzentrazioa. Definizioz,

bolumen-unitate bakoitzeko masa(moletan neurtua) bezala hartzen

da, orduan solido huts batetan bere dentsitatearen berdina (edo

proportzionala, hobeki esateko) da eta, beraz, konstatea. Gauza

bera gertatzen da l i k i do huts batekin.

Aurreko oreka honetan orduan:

[Fe] = Kte eta [Fe304] = Kte

Horregatik kontzentrazio konstante hauek oreka-konstan-

tearen bar ruan sar daitezke, eta sartzen d i ra , hurrengo adieraz-

pena lortuz:

azkenik:

Hau da, oreka heterogen oetan, oreka-konstantearen

adierazpenean ez d i r a solido eta l i k i d o hutsak sortzen.

l kus dezagun, adibidez, tenperatura desberdinetara

egindako H 2S-ren sintesia-erreakzioaren K-ren adierazpena:

Har dezagun orain ontzi i t x i ba letan egindako ka l t z io

karbonatoaren bero-deskonposaketaren erreakzioa:

K, = [ c o ~ ] edo eta K~ = P ~ ~ 2

Zer esan nahi du, esate baterako, 800°C-tan Kp = 190

Hgm horrek?. Esan nahi du, CaCO ontzi i t x i eta huts batetan bero- 3

tzen badugu 800°C-tara, CO gasa eratuz joango dela eta ontziko prz 2

sioa handituz joango dela, 190 Hgm-ko bal ioa ha r t u arte, zeinerako

oreka kirnikoa lortzen ba i t da.

5.9.- OREKAN ERAGlTEN DUTEN FAKTOREAK.

Orekan eragi ten duren faktoreak, erreakzioan par te har-

tzen duten substantzien tenperatura, presioa eta kontzentrazioa dira.

Orekan dagoen erreakzio batetan faktore hauetar i k o bat

aldatzen bada oreka hautsi egiten da eta erreakzioa alde batera edo

bestera desp lazatzen da oreka-egoera be r r i batera iri ts i arte. Hau

da, erreakzioan par te hartzen duten substantzien kontzentrazioak al-

datu egi ten d i r a oreka-egoera b e r r i a r i dagozk ionak lo r tu arte.

Edozein oreka kirniko edo f i s i ko baten a lde baterako edo

besterako desplazarnendua modu kua l i ta t ibo batez aur r i kus i ahal iza-

teko Le Chatelier-en pr in tz ip ioa erabi ltzen da:

Y k e k a n dagoen sistema batetan kanpoko faktore ba t alda-

tzen denean, orekak aldakuntza ho r r i kon t ra egingo dion alderantz

desp lazatzeko joera i zango du".

Ap l i ka dezagun p r in tz ip io hau a ipa tu r i ko h i r u faktore

horien kasuetara :

a ) Tenperaturaren eragina.

Har dezagun, adibidez, orekan dagoen ondoko erreakzio

hau:

exotermi koa 2H2 (9 ) + O2 (9 )

- - 2H20 ( g ) endotermikoa

Sistema hoztu egiten badugu, Le Chatelier-en pr in tz ip ioa-

ren arabera, erreakzioa hozte ho r r i kon t ra ja r r i ko zaio eta beroa sor-

tzen den aldera, hau da, erreakzio exotermikoa den norantzan, esku i

naldera, desplazatuko da. Berotzen badugu, desplazamendua alderan-

tzizkoa izango da, horrel a erreakzioak (endotermi koak ) beroa xurga-

tzen ba i t du.

Hau gertatzen bada, oreka-konstantea tenperaturarekin

aldatzen delako da.

Esan da i teke, erreakzio zuzena exotermi koa bada, tenpe-

ra tura jaisterakoan K handi tu egiten dela, hau da oreka eskuin a l -

dera desplazatzen dela. Erreakzio zuzena, a i t z i t i k , endotermikoa ba-

.da, erreakzioa eskuin a ldera desplaza dadin, hots, K handiago egin

dadin, tenperatura goratu egin behar da.

b ) Presioaren eragina.

Presioaren eragina gasen arteko (edo gutxienez gaia den

substantzia bat agertzen deneko) erreakzioetan nabar i da i teke soi l i k .

lkus dezagun hurrengo hau:

Presio osoa handitzerakoan, oreka kanpoko aldakuntza

horr i kon t ra ja r r i ko zaion aldera desplazatuko da ; hots, bol umena

txikiagotzen den aldera; kasu honetan, ezkerretarantz.

Gas baten bolurnena mol-kopuruari proportziona l a denez

gero, presioa handi tzerakoan erreakzioa mol-kopurua gu t x i agotzen

den alderantz desplazatuko da. Ondorioz, gas-rnolen kopuruaren alda-

kun tzar i k gabe ematen d i ren erreakzioetan, presio osoak ez du ore-

karengan inolako eragin ik .

K konstantea presioaren funtzioan ez badago, nola eragin

lezake beronen aldakuntza batek oreka-egoeran?

Erantzuna aurreko erreakzioaren laguntzaz emango dugu:

eta n / gas b i hauen oreka-egoerako mol-kopurua bait N04

sistemaren bolumer? osoa.

Orduan p handi tzerakoan V t x i k iago tu egi ten da (Boyle-

-ren legea) eta Kc-ek konstante i r aun dezan, n 2N0 / "N O za t i dura

t x i k iagotu egin behar da, hots, oreka ezkerretaranSz dezpfazatu be-

har da.

c ) Kontzentrazioen eragina.

Orekan par te hartzen duen edozein substantziaren kontzen

trazio-aldakuntzak ez du, inondik ere, oreka-konstantearen balioa

aldatzen ; ba i , ordea, orekako beste substantzien kontzentrazioak.

l kus dezagun adib ide konkretu bat :

Oreka eskuinetarantz desplazatu nahi bada (presio eta

tenperatura konstantean ) , k loro errendimenduri k handiena lortzeko

asmoz, b i modutara joka dezakegu Le Chatel ier-en pr in tz ip ioaren arc

bera: 1 ) Erreakt ibo baten, O rena kasu, kontzentrazioa handiagotuz 2- edo 2) produktu ba t el iminatuz, esate baterako, u r - l u r r i na absorba-

tuz.

Azalpena ere ez da zai la :

[o2] handiagotzen badugu, Kc-ek konstante iraun dezan

zenbakitzailea ere handiagoa egin behar da, hots, [H20] eta [CI]

handitu egin behar d i ra , oreka eskuinerantz desplazatzen delarik;

[H~o] txikiagoa egi ten bada, arrazoi berberagati k [HCI] eta [o2] ere txikiagoak egin behar d i ra, oreka alde berberarantz desplazatzen

delarik.

Oroit arazi behar da, atzera ere, arestian ikusi dugun

bezala, katalisatzaileek ez dutela inolako eraginik oreka-egoeran,

ez dutela honetan inolako aldakuntzarik sortzen; egi ten dutena ore-

ka-egoera bizkorrago lortzea besteri k ez dela.

AR l KETAK

5.15,- Erreakzio kirniko baten ab iadurar i .buruzko esaldi hauek egiaz

ko a l a gezurrezkoak d i ren esan ezazu:

a ) rnol .l-' .+tan adieraz daiteke bet i .

-1 -1 b ) mo1.l .S - tan adieraz daiteke bet i .

c ) Un i ta teak erreakzioaren orden osoaren rnenpekoak d i ra .

d) Unitateak, ab iadura adierazteko aukeratu dugun erreaktiboc

rek iko orden par tz ia laren menpekoak d i ra .

5-16 .- Esan hurrengo esa ld ia egiazko a l a gezurrezkoa den: "Erreakzio

kirniko baten abiadurak zenbak izko b a l i o berbera du erreak-

zioak i rauten duen denbora osoan".

5-77 .- Gas propanoaren errekuntza hurrengo ekuazioari j a r ra i tuz ema-

ten da:

lnforrnazio bakar honekin baiezta a l daiteke:

a ) Erreakzio zuzenaren orden osoa sei dela.

b ) Alderantzizko erreakzioaren orden osoa zazpi dela.

c ) Propano mol bat erretzeko O bost rnol behar d i re la beti. 2

d ) Propano mol bat erretzeko behar den O2 mol-kopurua erreak-

zio-mekani smoaren menpean dagoela .

5-18 .- k , erreakzio kirniko baten abiadura-konstantea:

a ) rnol-' . l .*-'-tan adieraz daiteke bet i .

b ) Bere unitateak abiadura-lege di ferentzialaren menpekoak

d i ra .

c ) Zenbakizko b a l i o berbera d u erreakzioak i rau ten duen den-

bo ra osoan.

d ) Bere zenbakizko b a l ioak ez d u er reakt iboen kontzentrazioeki-

k o rnenpekotasunik.

5.19.- Hurrengo erreakzioarentzat : 2N0 + O2 - 2N02 esper imentalk i

a u r k i t u da e r reak t i bo b ien kontzentrazioak b i k o i z t u egi ten d i -

renean a b i a d u r a zortz i b i d e r hand iagoa egi ten dela, ba ino ox i -

genoaren kontzentrazioa b a k a r r i k b i ko iz ten denean, ab iadu ra

ere b i k o i z t u egi ten de la s o i l i k . Atera ezazu er reakz ioaren ab ia- - dura- lege d i fe ren tz ia la .

5.20.- Esan hu r rengo enuntz ia tua eg ia a l a gezur ra den: Yfa lken teo-

r i a r e n a rabera er reakz io-ab iadura erreakzionatzen a r i d i ren

rnolekulen a r tean segundo bako i tzeko gertatzen d i r e n ta lka-kopu-

r u a r e n zuzenki propor tz iona la da",

5.21.- E r reakz io k i rn iko baten ak t ibaz io-energ ia :

a ) T x i k i sarnarra i zan oh i d a er reakz io exoterrnikoetan.

b ) Handi sarnarra izan ohi d a er reakz io endoterrnikoetan.

c ) Ez d u er reakz ioaren H-rekiko rnenpekotasun zuzenik.

d ) Asko t x i k i t z e n da tenperatura hand i tzerakoan.

5.22 .- Etapa b a k a r bate tan ematen den er reakz io endotermiko baten

erreakzio-beroa H=55kJ da. Hurrengo b a l ioe ta t ik (kJ- tan esan

ze in ez in den i zan er reakz io honen ak t ibaz io-energ iar i dagokio-

na .

a ) 45 b ) 70 c ) 95 e ta d ) 150

5.23.- Erreakzio kimikoa gertatzen a r i deneko tenperatura goratzera-

koan :

a ) Erreakzio-abiadura handi t u egi ten da berau endotermikoa

bada, ba ina tx i k iago tu exotermikoa bada.

b ) Erreakzib-abiadura hand i tu egiten da bet i .

c ) Erreakt i boen kontzentrazioa gero eta tx ik iagoa egi ten da

eta, ondorioz, abiadura-konstantea ere b a i . d ) Molekulen batezbesteko abiadura eta, beraz aktibazio-ener-

g i a handi tu egiten d i r a .

5.24.- Erreakzio k imiko oa t i ka ta l i sa tza i le posit ibo bat gehitzen zaig

nean :

a ) AH, Errykz io -beroa t x i k i t u egiten da.

b ) A G-ren b a l ioa negat iboagoa da eta, beraz, erreakzioa es-

pontaneoagoa egi ten d i r a . c ) Erreakzio zuzenaren abiadura baka r r i k handitzen da.

d ) Neurr i berdinean handitzen d i r a ab iadura b iak , erreakzio

zuzenarena eta a lderantzizkoarena .

5.25.- Amoni akoaren sorkuntza-erreakzioa orekan dagoela esan ahal

izango da:

a ) Denbora batet ik aur re ra sortzen den amoniako-kantitatea

hutsa denean.

b ) Amoniako-kant i tatea denborarekiko proportzionalki aldatzen

denean . c ) Erreakzio zuzen e ta alderantzizkoaren abiadurak zero dire-

nean . d ) Bi ab iadura hauek berdinak direnean, ba ina zeroren des-

berdinak.

5.26.- Metanola meti l alkohola karbono rnonoxidoaren hidrogenazioz

lortzen da indust r ian:

Erreakzio honen oreka-konstantea a lda tu egingo da :

a ) Tenperatura handi tzerakoan.

b ) Presío osoa handi tzerakoan.

c ) H -ren presio par tz ia la handitzerakoan. 2

d ) Kata l isatza i le posit ibo ba t gehitzerakoan.

5.27.7 Aurreko ar iketako erreakzioaren orekan, metanolaren kontzen-

trazioa handi t u egingo da:

a ) Tenperatura handi tzerakoan . b ) Presio osoa handi tzerakoan.

c ) H2-ren presio pa r t z i a l a handitzerakoan.

d ) Katal isatzai le posi t ibo ba t gehitzerakoan.

5. 28- Esan egiazkoa a l a gezurrezkoa den : ''Sistema homogeno guzt i e ~

tzat k~ = kc".

5.25- Gas fasean gertatzen den erreakzio honentzat :

k c = 729, 550°C-tan. Kalku latu ondorengo erreakzioaren oreka-

-konstantea tenperatura berdinean:

5.3Q- Aurreko a r i ketako erreakzioaren oreka-konstantearen ba l ioa

kontutan ha r t u r i k , asma e iazu zein izan behar den oxigenoa-

ren kontzentrazioa orekan (550°C-tan) SO2 eta SO3 kant i ta te

ekimolekularretan egon dai tezen.

5.31.- Hurrengo erreakzioen oreka-konstanteak ondoko hauek d i ra :

Aterako a l zenuke b i hauen funtzioan hurrengo erreakzioaren

oreka-konstantea? :

5. 32- 1 .200°k-tara eta presio osoa 1 atm. delar ik , k lo ro molekularra

ehuneko 0,s-ean disoziatur ik aurki tzen da berb atomoetan.Ka1-

ku la tu disoziazioaren oreka-konstantea, kp, tenperatura horre-

tan.

5.33- 30 g r . azido azetikok CH3COOH, 46 gr . alkohol et i l ikorekin,

CH3CH20H, erreakzionatzen dutenean (2S°C-tan ),, 36,96 gr. e t i lo

azetato, CH3COOCH2CH3, eta ur-kant i tate bat eratzen da. Kal-

ku la tu esterif ikazio-erreakzio honen oreka-konstantea.

5. 34- 5 I t- tako matraze batetan eta 1 atm-tako presioan, nitrogeno

dioxido lag in bat berotzen da 327OC-tako tenperatura konstan-

teraino, hurrengo erreakzio honeo arabera disoziatzen delar ik:

Oreka lo r tu ondoren rnatrazea hoztu egiten da (erreakzioa gel-

d i araz iz) eta nahastea aztertzen da ondorengo datu hauek

ateratzen d i r e l a r i k : 3,45 g r . NO2, 0,60 g r . NO eta 0,30 gr.

02. Kal k u l a i tzazu NO ren disoziazio-erreakzioaren k c eta 2-

k p konstanteak, tenperatura horretan.

5. 3 5 - N O ren disoziazioarentzat k p oreka-konstanteak 0,142 ba l io 2 4-

du, 2S°C-tan. Kalku latu disoziazio-maila, 25OC eta 1,2 atm-

- tara, matrazean hasieran N O 0,1 mol sartzen badi ra. 2 4

5.36. - Hi drogeno ioduroaren sorkuntza-erreakzioarentzat :

k, = 64, 400°C-tan. Kalku latu zenbat gramo HI eratuko diren,

15 I t - tako ontzi batetara I2 eta H2 mol b i na botatzen bad i ra

eta oreka lehen j a r r i t ako tenperatura honetara lortzen bada.

5.37.- 250°C eta 1 atm-tara, PC15-ren ehuneko 80 disoziatur ik dago,

PCI eta C12 emanez. Kalkulatu: 3

a ) Tenperatura horretarako % , oreh-konstantearen ba l ioa.

b ) PCI ren disoziazio-portzentaia, tenperatura berdinean,pre- 5- s io osoa 5 atm-takoa denean.

6,- PROTOIEN TRANSFERENTZI ERREAKZIOAK,

6.1 .- SARRERA.

6.2.- AZ 1 DO ETA BASEE l BURUZKO ARRHEN 1 US-EN TEO-

RIA.

6.3.- BRONSTED ETA LOWRY-EN TEOR IA.

6.4.- LEWIS-EN TEORIA.

6.5.- AZlDO ETA BASEEN INDAR ERLATIBOAK.

6.6.- URAREN IONIZAZIOA.

6.7.- pH-REN KONTZEPTUA.

6.8.- INDIKATZAILEAK.

6.9.- DISOZIAZIO-MAILA.

6.10.- HIDROLISIA.

6.11.- HIDROLISI-MAILA.

6.12.- AZ I DO/BASE BALORAZ 1 OAK EDO NEUTRAL 1 ZAZ I O-

ERREAKZIOAK.

6.13.- DlSOLUZlO INDARGETZAILEAK EDO TANPOI-DISOLU-

ZIOAK.

6.1 .- SARRERA

Azidoak e ta baseak a s p a l d i d a n i k ezagutu ar ren,bera ien joka-

e ra ren aza lpenak X I X.rnendeko azken ur teetan ernan zien.

A in t z ina t i k substantz ia hauen prop ie ta te batzuk ezagunak

ziren,hots,azidoek ko lo ra tza i l e n a t u r a l baten ko lore u r d i n a , t i n t a r o i a

h a i n zuzen,gorr i b ihu r t zen dute,eta baseek,hasierako ko lore u r d i n a

sortzen dute b e r r i r o .

1663.urtean Boy le-k azidoentzako ondoko prop ie ta teak ernan

z i t uen (az id0 h i t z a "acidus"den l a t i n e r a t i k dator "ga r ra tza " ) :

- Zapore g a r r a t z a

- Substantz ia asko d iso lbatzen dute

- T i n t a r o i a r e n ko lorea g o r r i tzen dute

- Potasio po l i s u l f u r o t i k su f rea hauspeatzea

- Baseekin kon tak tuan ja r t zean beren prop ie ta teak ga l tzen di-

tuzte.

Aldiz,baseentzakoak(arabeeratik = l andaren e r rau tsa ) :

- L i x i ba-zaporea

- Detergente-ahalrnena

- Xaboi-ukirnena

- Sufrea eta o l ioak disolbatzea

- Azidoek a lda tu tako ko lora tza i leen ko lorea bere has ierako

ko loreetara a ldatzea

- Azi doak desegi teko ahalmena

1774 .ur tean Rouel le-k baseen de f i n i z io b a t ernan zuen:baseak

az idoek in e l k a r erreakzionatzen zuten substantz iak z i ren gatz b a t

era tuz .

1770. u r tean Lavois ier-en ustez oxigenoa zen az ido guzt ie tan

zegoen elementua ,azidotasunaren prop ie ta teak ernanez. (oxigenoa grekoe-

r a t i k dator :oxus = azidoa,gennao = ekoizten a r i n a i z ) .

18lO.'urtean Humphry Davy-k azidoei buruzko honako ideia

zabaldu zuen:elementu konkretu batek ez zuen azidotasunik ematen , azidotasuna zenbai t elementuren egi turakuntzan zetzan.

Horrela ,HCI hidrogeno k loruroa ,H S hidrogeno sulfuroa,HCN.. 2

azidoak d i r a eta ez dute oxigenorik;oxigenodun d i ren beste substan-

tziek Na2 O, Bao,. . . ez dute azidoen propietaterik;beraz,azidoetan ze-

gokeen elementua hidrogenoa zela esan zen.

Aurreko teoria ondo f rogatu zen arren,k imikar i oso famatu

batzuk ,Berzel i us eta Gay-Lussac-ek ha in zuzen ere, 1840.ean,Lavoi-

sier-ek azaldutako teoriarekin bat zetozen.

1838.urtean Liebig-ek azidoentzako teoria be r r i bat azaldu

zuen :azidoak hidrogenoa zuten konposatuak z i re la eta hidrogenoaren

ordez metalak j a r zitezkeela.

I

6.2.- AZ l DO ETA ,BASEE I BURUZKO ARRHEN I US-EN TEOR lA

Ostwald eta Arrheni us-ek 1880.etik 1890.era disoziazioaren

teoria e lekt ro l i t i koa gara tu zuten, teoria honen arabera,elekrol itoak

h i r u multzotan sai lkatzen zituzten:

+ - Azidoak: uretan H ioiak (hidrogeno-ioiak ] emñten d i tuzten

substantziak d i ra .

- Baseak: uretan OH- ioiak(hidroxido-.ioiakiematen dituzten

substantziak d i ra .

- Gatzak: uretan beste io i desberdinak ematen dituzten

substantziak clira.Gatzak h i r u eratakoak izar!

da i tezke:

+ 1) Neutroak:ez dute H e d o 0 ~ - i o i r i k ematen

(K2S04 ,CaCI2 .... ) +

2) Azidoak: H io iak eta beste ka t io i batzuk ematm

dituzte(KHS04,KHC03 . . . .) 3) Basikoak: OH- io iak eta beste anio i batzuk erna-

ten d i tuzte ( P ~ N ~ ~ ( o H ) ,AIC03(OH). . . . . . . . . . .)

Arrhenius-ek 1887.urtean zera proposatu zuen:disoluzio akuo-

+ sotan azidoen ezaugarr iak H hidrogeno-ioietan zetzatela;aldiz,baseen

ezaugarr iak OH- hidrogeno-ioietan(Hidroxiloa edo oxh id r i loa ) .

H + hidrogeno-ioia edo protoia berez ez da exist i tzen disolu-

zioetan,erradioa oso t x i k i a ba i t da ( 10 -13 cm-takoa);hidratatu egi- +

ten da H30 hidronio- ioi b ihur tuz.

Azidoen adibideak,Arrhenius-en arabera,azido klasikoak d i t g

gu:HCI ,H 2S04,HN03 . . . .etabar;azido hauek uretan disolbatzerakoan d i -

soziatu edo ionizatu egi ten d i r a ondoko erreakzioa emanez:

Baseen adibideak ,metaleen hidroxidoak d i ra (a lka1 ino eta lu-

r ra lka l inoak batez ere),eta uretan ondoko eraz disoziatzen d i r a :

Teoria honen bidez,azido eta baseen arteko propietateak el-

ka r neutra l izatzeko ahalmena erraz u ler da i teke, hots,neutral izazio- +

-erreakzioak emateko ahalmena; H eta OH- ioiak desagertzen d i r a

ur-molekulak emateko.Demagun adib ide bat:HCI disoluzio akuoso bat

ta ' NaOH disoluzioarena nahasterakoan ,neutral izazio-erreakzioa horrela-

xe idatz dezakegu:

+ CI-(aq) + ~ a + ( a q )

+ CI- ( aq ) eta Na (aql io iek ez dute inolako a ldaketar ik jasan,

eta batzutan io i behatzai leak esaten zaie;erreakzioa era ioni koz ere

ip in daiteke:

~ ' ( a q ) + 0 ~ - ( a q

rantz.

Erreakzio hau, normalean oso desplazatur ik dago eskuineta-

6.3.- BRSNSTED ETA LOWRY-EN TEORIA

Arrhen i us-en teoriaren hutsuneri k handiena galdera honetan-

txe zetzan:Zergatik OH - ta lder ik ez zeukaten konposatuek, baseen jo-

kaera zuten? NHj,eta NacoJ-en kasuak ha in zuzen.

Beraz, Arrhenius-en kontzeptua zabaldu beharra zegoen.

Azido bat uretan disolbatzen denean,azido-molekulatik ur-mo- +

leku la ra protoi-transferentziaren bi tartez,H O hidronio- ioia eratzen

dela pentsatzea guzt iz logikoa da,HCI-ren disoziazioa era honetaz

idatz da i tekeelar ik:

Ekuazio honetan disolbatzai leak espl i z i t uk i par te hartzen du

azido/base erreakzioetan disolbatzai learen jokaera oso inportantea

izanik.Horrela,protoi-transferentzia ur-molekula batet ik base-molekula

batetaba gertatzen bada,amoniako eta beste konposatuen basetasuna

adieraz dezakegu:

Bronsted-ek eta Lowry-k, bakoi tzak bere a ldet i k ,azido eta ba-

seentzako kontzeptu ber r ia , eta Arrhenius-ena baino orokorragoa,

proposatu zuten:

Azidoa: protoiak eman ditzakeen substantzia da (base b a t i ) , hau da,

substantziak protoi-emaileak d i ra .

Basea: protoiak . onar ditzakeen substantzia da (azido ba t i ) , hau

da, substantziak protoi-hartzai leak d i r a .

Def i n i z io hauei azido eta baseen teoria proto l i t i koa esaten

zaie, eta azido/base erreakzioej erreakzio proto l i t ikoak (protoien

transferentzi erreakzioak) .

Proto i - t ransferentz ia h o r i i t z u l g a r r i a denez gero, AH az i -

do-rnotekula batek pro to i b a t ematen duenean, A- rnolekularen honda-

k inak p ro to ia h a r dezake, hots, basearen jokaera i zan dezake, base

honi azidoaren base kon jokatua der i tzo . E ra berean, B base batek

protoi b a t har tzen duenean, BH+ az ido b ihu r t zen da , basearen az ido

konjokatua h a i n zuzen.

~ z i d o / b a s e er reakz ioaren idazkera o roko r ra hauxe dugu:

A H + B , * BH+ + A-

Azido 1 Base 2 Azido 2 Base l

Azi do/base er reakz ioan p a r t e har tzen duten b i ko te bako i -

tzar i , AH/A- e ta B H + / B - ~ ~ a leg ia , p a r e azído/base kon jokatua esaten

zaio.

Aur reko er reakz ioak i t z u l g a r r i a k izatean, a lde ba te ra edo

bestera gehiago edo gu tx iago desp lazatur ik egongo d i r a , p a r e azido/

ibaseen a rabera ; h a u da, az ido eta baseen kontzeptuak e r l a t i boak

d i r a . Urak, HCI azidoaren au r rean , basetzat jotzen d u (pro to i b a t 2- h a r t u z ) , e ta beste kasuetan, NH3 eta COJ -en au r rean , azidotzat ( p r c

toi ba t emanez). Batzutan, azidoen jokaera, eta besteetan baseena

duten substantz ie i an f i p ro t i doak edo anfoteroak esaten zaie.

Bronsted eta Lowry-en teor ia A r r henius-ena ba ino oroko-

r ragoa d a , azken h a u aur rekoaren k a s u herezi ba t i zan i k .

Azidoen kontzeptua, ur-disoluzioetan, b i teor ietan oso an-

tzekoa da; az ido k l a s i k o guz t i ak HCI , H2S04, CH3COOH,. . . etabar ,

protoi-emai leak d i r a , a ld i z , teor ia pro ton ikoan, azidoaren kontzeptua +

io i batzuei , NH4, HSO; e taba r re i zabal tzen zaie.

Baseen kontzeptuak, b i teor ietan, desberdintasun ga r ran -

t s i t zu ba tzuk dauzka. Alde ba te t i k metaleen h id rox idoak , NaOH,

KOH, . . . (Ar rhen i us-en base t i p i k o a k ) ~ r o n s t e d eta Lowry-entzat ere

baseak d i r a , beren disoziazioan OH- i o iak s.ortzen b a i t d i tuz te , e ta

hauek, OH- ioiek, protoiak hartzen dituzte, benetako izakera basikoa

dutenak d i r e l a r i k :

Bestalde, azken teoria honek basearen kontzeptua asko

zabaltzen du, rnolekula neutroa eta io iak, NH~,CH~NH~,CO~,S=,HS- ... etabar onartuz.

6.4.- LEWIS-EN TEORIA.

Substantzia askok beren rnolekule I te h i drogenor i

(beraz, ezin dute p ro to i r i k ernan), eta ha la ere, izakera azidoa dau-

kate. Nola azal dai teke jokaera hau?. Beraz, eta berr i ro , teoria pro-

tonikoa zabaldu beharrean ziren.

Substantzia hauen adib ide batzuk ondoko hauek dira:SO 3'

S O ~ , C O ~ , B F ~ , A I C I ~ , A G + , A I ~ + etabar, nahiz eta hidrogenorik ez eduki.

azidoen jokaera daukate eta baseekin e l ka r erreakziona dezakete neg

tralizazio-erreakzioak emanez, ba i disoluziotan (akuosoak edo ezakuo-

soak) eta ba i disolbatzai le ezean:

COZ + CaO += Caco3

SO3 + K20 *=, K 2 SO 4

1923.urtean Lewis-ek azido eta baseentzako ondoko defini-

zioak ernan zituen:

kidoa: elek t ro i -b iko te baten konpar t i z i oa ona r dezakeen substantz ia - da.

&sea: elek t ro i -b iko te b a t , k o n p a r t i tzeko ernan dezakeen substantz ia - da.

Azido-molekulek ba lentz i geruzan o r b i t a l hu ts b a t daukate

eta elektroi -b i ko te b a t konpar t i tzeko e r a b i l dezakete. Boro eta a lumi -

nioen halogenuroetan, ezmetalen oxidoetan ( a i n t z i n a k o anh id r i doak )

eta k a t i o i metal i k o u g a r i t a n ( t rants iz io-metaletan, batez ere) au r reko

azalpena ernaten da. Protoiak 1s o r b i t a l a hutsa du, eta beraz, Le-

wis-ek dioenez az idotzat por ta tzen da.

Base-molekulek ba len tz i geruzan e lek t ro i -b iko te b a k a r t i a

daukate e ta , l o tu ra eratzeko k o n p a r t i dezakete lar ik ; N H ~ , H20,0=, F-,

OH- io ian e taba r re tan hauxe be ra pasatzen da.

Noski , Bronsted eta Lowry-entzako az ido e ta base guzt iak

Lewis-en azidoak e ta baseak d i tugu .

Azido-molekularen e ta basearen a r teko l o tu ra , hots neu-

t ra l izaz ioa, l o t u r a koba lente koo rd ina tua ren eraketa bester ik ez da.

Aurreko er reakz ioak Lewis-en diagramen b idez i k u s d i tzagun:

OH--ren kasuan :

Elektroiak harrapatzeko joerar i elektrozaletasuna esaten

zaio,. eta ematekoari nukleozaletasuna.

Azido eta baseen kontzeptu hau oso zabala da, eta diso-

luz io akuosoetan, orokorki , disolbatzai le hidrogenatuetan (amoniakoa,

alkoholak, azido azetikoa,. . . etabar) ez da beharrezkoa kontzeptu

hau erabi l tzea. Normalean, nahikoa da Bronsted eta Lowry-rena era-

b i l tzea, eta bera e rab i l i ko dugu, salbuespenak ezik.

6.5.- AZlDO ETA BASEEN INDAR ERLATIBOAK.

Azido k lo rh id r i koa sendoa, azido azetikoa ahula, sodio

hidroxidoa base sendoa edo amoniakoa base ahula d i re la esaten du-

gunean, zer esan nahi dugu?, zeintzuk d i r a sendo eta ahulen esana-

h iak?, nola neur daiteke azido edo baseen indarrak?.

Arrhenius-en teoriaren arabera , ur-disoluzioetan, azido

sendoak guzt iz d isoz iatur ik aurki tzen d i r a , eta ahulentzat disoziazio-

-maila t x i k i a da.

Bronsted eta Lowry-ren teoriaren arabera, azido bat sen-

doagoa izango da protoiak zenbat eta errazago askatzen dituenean;

base bat sendoagoa izango da protoiak zenbat eta errazago hartzen

dituenean. Eman eta hartzearen joera hau er la t iboa da; beraz, e r r e

ferentzi-substantzia ba t ha r t u beharrean gaude, normalean u ra izaten

da.

Azidoa oso sendoa bada (protoia emateko joera handia

du) , beraren base konjokatua ahula izango da, hau da, protoiak

hartzeko joera t x i k i a du; a ld iz , azidoa ahula bada, bere base kon-

jokatua sendoa da. Azidoa zenbat'eta sendoago izan bere base konjo-

ka tua hainbat eta ahulagoa izango da, eta alderantziz.

l ndar ra k M n t i t a t i b o k i neurtu nahi ba ld in badugu, azido

edo base baten indar ra oreka-konstantearen ba l ioak ernango digu:

demagun AH azidoa:

Oreka-konstantea hauxe da:

Ur-disoluzioak oso d i l u i tuak direnean, norrnalean erabi l ie-

nak, uraren kontzentrazioa konstantetzat har daiteke ( u r hutsarena):

Ka, disoziazio edo ionizazioaren konstantea izanik (batzu-

tan azidotasunaren konstantea) , konstante honek AH azidoaren inda-

r r a kuant i ta t ibok i neurtzen du. K -ren bal ioa zenbat eta handiagoa a

izan, azidoa haínbat eta sendoagoa da (A-, bere base konjokatua

ahulagoa).

Modu berean, B base baten indar ra , urarek i ko erreakziog

ren oreka-konstantearen bidez neur da i teke:

Kb basearen disoziazio edo ionizazio-konstantea da (base-

tasunaren konstantea) , eta basearen indar ra neurtzen du.

Ura erreferentzi-substantziatzat hartzen denez gero, Ka

(edo Kb)-en bal ioen arabera, azidoak eta baseak ordenatu egin dai-

tezke indar er lat iboarekiko, ondoko tau lan ikusten denez:

- 164 - 6-1.TAULA: Z e M a i t pare azido/base konjokaturen i nda r e r l a t i boa .

Azidoa

a h u l a

HCIO, H I HCI HNO, "*SO, H,O ' HSO; ;y'. CH,OOOH H P , H*S H,PO; N H,' HCN. HCO; HS- H,O N", OH -

-- Bar* kenjo&atua

NO- HS~; Ha0 so; H,PO; F - CH,COO- HCO; HS- HPO; N", CN- co; S=

; oso is $7

Oso handia n n n n n n n

1 .o0 1,3 . lo-' 7.5 . lo-' 8,s . lo-' 1.a . lo-* . 4,3 . lo-' 9.1 . lo-' 6,2 . lo-' 5.6 10-'O 4.9 . 5,6 lo - " 1,l . lo-" 1.8 . lo-'* &so t x i k i a U u

Ur-disoluzioetan e ta edozein kontzent raz io tan, age r dai te- +

keen a z i d o r i k sendoena H30 i o i a da . Az ido r i k sendoenak (HN03,HCI,

HC104,. . .) u r -d i so luz io tan guz t i z d i s o z i a t u r i k daude (beren Ka

z m d a ) . E r a berean, u r -d iso luz io tan egon d a i tekeen b a s e r i k sendoena,

edozein kon tzen t raz io tan OH- i o i a da.

T a u l a h o r i de la e ta , bi p a r e azido/baseen a r t e k o erreak-

zioen no ran tza k a l k u l a da¡ teke. Goiko a ldean, p ro to iak ernateko joe-

r a r i k hand ienek i ko az idoak daude, t a u l a n zehar j a i s ten den neu r r i an

joera t x i k i a g o t u eg i ten da. Horrela, az ido b a t e n e t a t a u l a r e n behetik

dagoen p a r e b a t e n edozein baseren a r t e k o e r reakz ioa au r resan deza-

kegu.

HSOI-ak e ta F--ren io iek e l k a r r e k i n e r reakz iona tuko dute

HF e ta SO4 e ra tuz ; e r a berean, HF-ak e t a HC03-ak e l k a r r e k i n erreak-

z i ona tuko d u t e F- e ta H2C03 eratzeko. (H20 + COZ).

E r reakz ioan p a r t e ha r t zen duten b i p a r e azido/baseen K - a - ren b idez , dagok ion oreka-konstantea k a l k u l a d a i teke, e ta beraz,

erreakzioaren hedapenari buruzko idea bat atera daiteke.

Azido edo baseen indarra eta rnolekula bakoitzak har edo

eman dezakeen protoi-kopuru osoarekin ez nahastea oso inportantea

da. Protoi bat ernan dezaketeen azidoak (HCI ,HN03,HCN,CH COOH, . . . ) 3

monoprotikoak (edo rnonobasikoak) d i ra ; protoi bat baino gehiago

eman dezaketenei poliprotikoak (edo pol ibasikoak) esaten - zaie: b i

eman ditzaketenean diprot ikoak izanik (H2S04,H2C03,. . . ) , h i r u dire-

nean t r iprot ikoak , . . . eiabar .

azido 1 base

2 basel azido

2

H ~ S O ~ + H ~ O , HSO; + H ~ O + diprotikoa

HSO; + H20, O + ,,O+

Azido pol iprotikoak, ez d i tuzte behin betiko eta errazta-

sun berdinarekin protoi guztiak ernaten baizik eta rnailaz rnaila eta

gero eta zailago egiten dute. Dagozkien disoziazio-konstanteak K 4>K29

K , . . . batetik bestera txikiagotzen doaz ( faktore batetaz) .

Beraz, azido fosforikozko ur-disoluzioan, h i r u orekak ba-

tera kontsidera ditzakegu, eta oreka bakoitzaren konstantea K1 > K > 2 +

>K3 izanik. Disoluzio honetan H20 eta H30 rnotak (espeziez) gaine-

ra, ondoko mota kirnikoak egongo d i ra : H3P04 proportzio handi bate-

tan, hots, disoziatugabeko rnolekulak ( K " tx ik ia" bai t da) , H2P0; 2- 3- 3-

HPO,, eta PO4 oso kanti tate tx ik i tan, PO4 -arena batez ere.

6.6.- URAREN IONIZAZIOA.

Ur hutsa ezeroalea dela esan ohi da, ba ina, oso aparatu

sent ikorrekin eroankortasun t x i k i a neur da i tekeela froga dezakegu.

Beraz, u r hutsean io iak egoten d i ra , nahiz eta oso kontzentrazio t x i -

k i t a n izan; ha la ere, uraren disoziazioa hauxe dugu:

+ H20 + H20 - H30 (aq) + OH- (aq)

azido 1 base2 2 base, azido

Uraren kontzentrazioa p rak t i kok i konstantea denez gero

(55,5 rnol ./l .-koa) , oreka-konstantean sar daiteke:

oreka-konstanteak a l datu egi ten d i r a tenperaturarek i ko:

Konstante honi uraren b iderkadura ionikoa deri tzogu.

Ur hutsean, [H30t] = [OH-] , bald in tza hau betetzen duen

edozein disoluzior i disoluzio neutroa esaten zaio.

Beraz, 25OC-tan [H30+] = [OH-] = 1 ,O. 1 O-'.

Ur hutsean azido bat disolbatzerakoan, disoluzio azidoa +

sortzen da, eta hernen [H30t] # 11-10-] , azidoak HjO ioiak ematen bait +

d i tu , H30 -en kontzentrazioa gehi tu egiten da (2S°C-tan, lo-? bainb

handiagoa i zan ik ) , eta uraren disoziazio-oreka ezkerrerantz despla-

zatzen da (Le Chatelier-en p r in tz ip ioa OH--en kontzentrazioa txik ia-

gotuz (2S0C-tan ba ino t x i k i a g o a ) , b a i n a [H 0'1 . [OH-] = Kw i raun - 3

duz.

Orekan, H30+ ioiek OH- io ien kontzentrazioan duten e rag i -

no i o i komunaren e fek tuaren kasu berezi ba t da. Kasu honetan H30+ +

ioia. u ra ren eta azidoen ar teko i o i komuna da. H O -ren kontzentra- 3

zioa hand i tzen denean u ra ren autoionizazioa tx ik iagotzen da, hots,

d isoziazioaren atzerapena sortzen da.

Modu berean, basea disolbatzerakoan, d iso luz io bas ikoa

sortzen da, OH--ren kontzentrazioa hand i tzen da eta propor tz io be rd i - +

nean H O -rena t x i k i t z e n da, 3

Kw konstantea i raunduz.

Honelako d iso luz io rnotak daude:

Neutroa [H30+] = [OH-]

Az i doa [H30+] > [OH-]

Ba sikoa [H,O+] < [OH-]

Edozein d iso luz io tan 25OC-tan K = [H30+l . [OH-] = 1 ,O. 10- 14

W

H 0' eta [OH-] kontzentrazioak ez in d i r a zero izan, 3 Kw =

= O izango b a i t zitekeen; h a u da, d iso luz io azidoetan be t i daude OH-

io iak , OH--ren kontzent raz ioa oso t x i k i a i zan a r ren , eta a lderantz iz .

Ora in , Ka e ta K -ren a r teko e r laz ioa a terako dugu. AH b

azidoa e ta A- base kon jokatua emanez:

a z i doa Mi + H , O ~ H , O + + A -

base kon joka tua A- + H$ AH + OH- Kb

H20 + HZO H ~ O + + OH' Kw

Er laz io honen bidez Ka k a l k u l a daiteke Kb-tik abiatuz

eta alderantziz. Horregat ik, pare azido/base tauletan K -ren ba l ioak a

so i l i k ematen ohi d i ra .

6.7.- PH-REN KONTZEPTUA.

Ur-disoluzioetan, [H30+] eta [OH-] -ren arteko er lazioa ura-

r en b iderkadura ion ikoat lotuak daude, bata ezagutuz bestea atera- +

tzea erraza da, eta alderantziz; normalean H O ioien kontzentrazioa 3

ematen da.

H30+ ioien kontzentrazioa (mol/l i tro-kotan) ondoko mugen

artean a lda da i teke:

HsO+ = (1N den base sendo disoluzioarentzat)

+ H30 = 10- ' (1N den azido sendo disoluzioarentzat )

10-en berretzai le negat i boak ez erabi 1 tzearren, 1909.urtean +

Corensen-ek pH-ren kontzeptuaren def i nizioa eman zuen : H20 ioien

kontzentrazioaren logaritmo hamartarra da, zeinuz a ldatua; hots:

Logaritmoaren zeinuaren aldaketa dela eta, pH-ren eskala +

eta [H 0 1 ioien kontzentrazioen norantzak kontrakoak d i ra , pH-a han- 3 + di tzen den neur r ian H O -a tx ik iagotzen da, ondoko taulan ikus dai- 3 tekeenez :

25°C-tan disoluzio-motak hauexek dira:

Disoluzio neutroa pH = 7

Disoluzio azidoa pH < 7

Disoluzio basikoa pH > 7

pOH-a ere era berean defini daiteke:

Uraren bideradura ionikoa kontutan edukiz, 25OC-tan zera betetzen

da :

6.8.- INDIKATZAILEAK.

Zenbai t prozesu k i m i k o eta b io log ikoetan d iso luz io baten

pK-ren b a l ioak e r a g i n h a n d i a du, beraz pH-a ezagutzea oso inpor-

tantea da. Prozesu i n d u s t r i a l e ta b io log ikoetan pH-ren neurketa be-

har rezkotzat jotzen da eta t resna berezi batzuren bidez, pH-metroak

h a i n zuzen, neurtzen da.

Lehenengo h u r b i l k e t a n disoluzioen pH-a i nd i ka tza i l een b i -

dez j a k i n da i teke. l nd i ka tza i l eak zenbai t ko lo ra tza i l e organ iko, eta

konp lexuren d iso l uzioak d i ra , pH-ren i ngu runearek i k o hauen koloreak

a ldatzen d i r e l a r i k . i q d t r a t z a i l e a k az ido e ta base ahu lak d i r a , azi-

d o a r r n ko lorea e ta bere base kon jokatuarena desberdinak i zan ik .

Demagun meti l l a r a n j a i n d i k a t z a i lea, zeina az ido ahula

b a i t da. Bere r n o l e k m ~ i a oso konp lexua denez gero, InH eraz adieraz-

teri dugu. Moleku laren ko lorea g o r r i a da, l n - i o ia ren ko lorea hor ia

den b i ta r tean.

Disoluzioan ondoko oreka ematen da:

InH + H20 ln- + ~ ~ 0 '

g o r r i a h o r i a

e r a azidoa e r a bas ikoa

B iak , g o r r i a eta ho r ia , nahasko r rak d i r e l a r i k , i n d i k a t z a i

learen ko lo re berez ia sortzen da, l a r a n j a ko lorea h a i n zuzen. Baina +

d iso luz io azidoetan, LH30 1 -a h a n d i a da e ta au r reko oreka ezkerreta-

r a n t z desp laza tu r i k dago, i nd i ka tza i l ea ren ko lorea g o r r i a i zan i k .

Disol uz ioa r i basea geh i tzerakoan, H ~ O ' io ien kontzentra-

z ioa g u t x i t u k o da e ta oreka esku inetarantz le r ra tzen da, ind ika tza i -

lea h o r i r a b i r a t u z .

Kolore-aldaketa ondo nabaritzeko,er-a azidoaren kontrentra -

rioa, [ l n ~ ] , eta basikoarena [ ln -~desberd in xamarrak izan behar d i r a

(10 a ld iz bata bestearekiko) ; horretarako [H30+i asko a lda tu behar

izango da. Hots, kolore-aldaketa ez da pH f inko batetan ernaten, pH-

-re' tartea b i unitatekoa izaten da, honi b i rakuntza- tar tea deritzo.

Ondoko taulan, ind ikatza i le erab i l ienentzako b i rakuntza

ikus dezakegu:

lndikatzai lea Birakuntza-tartea Kolore azidoa Kolore basikoa

Metil l a ran ja 3 , l - 4,5 Gorr i a Hor i a

Tintaroia 5,7 - 8,3 Gorria Urdina

Fenolftaleina 8,3 - 10 Kolore gabea Gorri a

,. l nd ika tza i leen ap l i kaz io r i k inportanteena, azido/base bo-

lurnetrietan bal iokidetasun-puntua deterrninatzea dugu.

Disoziatur iko elektrol i toaren batezbesteari ( a ) disoziazio-

-maila esaten zaio.

AH azidoaren kasuan, (A-+H+) d i soziatur iko azidoaren ba-

tezbestea da.

- Azido sendoentzat; erabat disoziatua = a = 1 .

- Azido ahulentzat, pa r t z i a l k i disoziatua: a < 1 , azidoa

zenbat eta ahulagoa izan, ha inbat eta tx ik iagoa da.

Disoziazio-maila azido-kontzentrazioaren ( c ) arabera alda-

tzen da eta disoziazio-konstantearekin erlaziona daiteke:

Disoziazioa: AH A- + H+

rnol ba t azidot ik 1- a

datozen molak a a

Kait zerit r az i oak c(1-a) ac + ac

Kasu 'prakt ikoa: arnonio io ia azido sendoa da.

+ + NH4 + H20 NH3 + H30 , hau da, hidrol is i-erreakzioa

askotan beste rnodu honetaz adierazten da:

h id ro l is iaren hedapena oso t x i k i a da.

lkuspuntu kua l i ta t ibo batet ik , l an eratako h id ro l i s ia ger-

ta daiteke, gatzaren izaeraren arabera:

a ) Azido sendo eta base sendo batez eratutako gatza.

Adibideak : NaCI , K1, NaN03,. . . etabar. NaCl uretan diso' +

batzerakoan, Na eta CI- ioiez erabat disoziatzen da. CI- anioia

oso base ahula da (HCI azido sendo baten base konjokatua) eta

u ra baino ahulagoa denez gero ez dute e lka r rek in erreakziona- + +

tzen. Gauza bera Na ka t i o i a r i pasatzen zaio. Na eta CI- ioiak

disoluzio akuosotan oso egonkorrak d i r a eta ez dute hidrolisiarik

ematen :

+ Na + H20- ez da erreakz ior ik sortzen

CI- + H20- " " 11 11

Beraz, disol uzioa neutroa da.

b) Azido sendo eta base ahul batez eratutako gatza.

Adibide xinpleenak azido sendoen gatz amonikoak d i ra , hots,

NH4CI, NH4N03,. . . etabar. NH CI amonio k loruroa uretan disolba- 4 tzean :

CI- an io ia hidratatzen da eta ez du izakera basiko edo

azidorik azaltzen.

cI- + H20- ez dute erreakzionatzen

+ Baina, NH4 kat io ia , u ra baino azido sendoagoa da, eta

e lka r erreakzionatzen dute:

+ H30 protoien kontzentrazioa u r hutsarena baino handia-

+ goa da; hots, H O -ak soberan d i r a eta disoluzioa azidoa da.

3

c ) Azido ahul eta base sendo batez eratutako gatza.

Adi bideak : CH3COONa, KCN, Na2C03,. . . etabar. Sodio aze-

tatoa uretan disolbatzean:

+ Na kat io iek ez dute u ra rek in erreakzionatuko; aldiz,

CH~COO- an io iak, u ra baino base sendoagoa denez gero, erreakzio-

natzen du:

OH- ioien kontzentrazioa u r hutsarena baino handiagoa

da, beraz, disoluzioaren izakera bas ikoa da.

d ) Azido ahul eta base ahul batez eratutako gatza.

Adibideak: CH3COONH4, NH4CN, (NH4)2C03 etabar amonio

azetatoa uretan disolbatzerakoan:

Bi ioiek u ra rek in erreakzionatzen dute:

lo i bakoitzaren h idro l is i -mai Iaren arabera, disoluzioa

azidoa edo basikoa izango da.

Amonio azetatoaren kasuan, disoluzioa neutroa da, ioi

bakoitzaren h idro l is i -mai la berd ina ba i t da.

Hidro l isatur iko gatzaren batezbesteari ( O ) h id ro l i s i maila

deritzo.

Gatz bat erabat h idro l isatuta balego a-ren bal ioa 1 izan-

go l i tzateke, e ta gatz ezhidrol isatuarentzako a-ren ba l ioa zero litza-

teke.

Hid ro l i s i -ma i l a hidrolisi-konsfantearekin eta kontzentra-

z ioarek in e r l a z i o n a t u r i k dago. Horrela, aztatoaren h i d r o l i s i a :

H i d r o l i s i a C H ~ C O O - + H20 CH3COOH + OH-

an io ia ren 1 mol-etik 1 -a da tozen rnolak

Kontzentrazioak c(1- a) c a c a

a - a ez d a k tea, kontzentrazioa hand i tzen den neur r i an ,

0-ren b a l i o a t x i k i t z e n da.

6.12.- AZ I DO/BASE BALORAZ IOAK EDO NEUTRAL I ZAZ I O-ERREAKZ I OAK.

Disoluzio bate tan az ido baten (edo base ba ten ) kontzen-

t raz io ezezaguna determinatzeko, d isol uz io h o r i neu t ra l izatzeko behar

den base baten (edo az ido baten) kontzent raz io ezagunaren d iso lu-

zioaren bol umena j a k i n behar da.

Honetan datza azido/base b a lorazioa.

Ba loraz io hauen o i n a r r i a H O+ io ien kontzentrazio-aldaketa 3

da ; a ldaketa h a u neu t ra l izaziozko er reakz ioaren bukaera-puntuan

edo b a l iok idetasun-puntuan ematen d e l a r i k .

Ad ib ide x i n p l e baten b idez i k u s dezagun:

3 0, l M den HCI disoluzioaren 50 cm -ak , 0,l M den NaOH

d iso luz ioarek in ba lo ra tuko d i tugu :

+ Hasierako H30 ioien kontzentrazioa 0, l M-ekoa da (azi-

do sendoa b a i t da ) , beraz, bere pH-a 1 da. NaOH disoluzioa gehi-

tzean HCI-a neutralduz doa, ba ina, pH-a oso gu tx i aldatzen da ( i ru- 3 d ian ikusten den bezalaxe). NaOH disoluzioaren 49 cm -ak gehi tu di-

tugunean, hots, bal iokidetasun-puntura heltzeko 1 cm3 fal tatzen de-

nean, pH-a honelaxe ka l ku la daiteke:

11 .

3 NaOH disoluzioaren 49 cm -ak erantsi direnean, 0 , l M-eko

3 HCI disoluzioaren 1 cm -a neutra ldu gabe gelditzen da. Bolurnen osoa

3 99 cm -takoa denez gero:

. O s

7 * E: 6 .

Eta a re gehiago, NaOH disoluzioaren 0, l cm3-ak faltatzen

direnean soi l i k : pH=4.

- urdina

- t i n t a ro i a

- gor r ia

Baliokidetasun-puntuan pH-a 7 da, noski. NaOH diso luz io~ 3

r en 0,l cm -tako sobera gehitzean pH=lO, eta cm3 batetaz gainditzean

pH=l l .

7S - gehitutako 6.1.Irudia: Balorazio-

BaI iokidetasun-puntuaren hu rb i 1 tasunean zazpi uni tateko

pH-ren jauz ia ematen da, hau edozein azido/base indikatzai leren bi-

dez nabarmen dezakegu, alegia, t intaroi-disoluzioaren t tanta batzuk

erantsiz.

Hasiera batetan eta bal iokidetasun-puntura a i legatu baino

lehen, disoluzioa azidoa denez gero gor r i t u egingo da, eta ba l iokide-

tasun-puntua pasatuz gero u rd ina b ihur tuko da, disoluzioa puntu

honetara a i lega tu r i k basikoa ba i t da. Horrela, baliokidetasun-puntua

zehaztasunez determina da¡ teke, eta problematzat dugun disol uzio a-

doa neutra l tzeko behar d i ren NaOH d i sol uzioaren cm3-ak ere ba i .

Alderantzizko problema ere plantea daiteke, hau da, NaOH

basearen kontzentrazioa ezezaguna denean eta HCI disoluzioaren kon-

tzentrazio ezagunarekin baloratzen dugunean; ba ina ora in, hasierako

disoluzioa basikoa dugu (pH-a a l t ua ) eta ba l iokidetasun-puntutik

pasatuz gero disoluzio azidoa bihurtzen da (pH-a baxua) .

13 b

11 . urdina

B . t i n t a ro i a -

7 . - gor r ia S

3 - 1 -

gehitutako HC1-ren cm3-ak

Azido ahu l bat (azetikoa adibidez) base sendo batez (NaOH) balora-

tzen denean, pH-ren jauzia tx ik iagoa da eta ba l iokidetasun-puntuan

disoluzioa basikoa da (pH > 71, azido ahula eta base sendo batez

eratutako gatza (sodio azetatoa) ba i t da. Era berean, base ahul bat

(amoniakoa) azido sendo batekit; baloratzerakoan (HCI ) pH-ren jauzia

ere t x i k i a da eta disoluzioa baliokidetasun-puntuan azidoa da jada-

n ik (pH <7) ,az ido sendo eta base ahul batez eratutako gatza (amonio

k loruroa) b a i t da.

6.13.- DISOLUZ 10 INDARGETZAILEAK EDO TANPOI-DISOLUZ IOAK. - --

Batzutan pH-a konstantea mantentzea oso inportantea da,

hau batez ere prozesu biologikoetan (odolaren pH-a 7,4 da eta alda-

keta 0,5-ekoa bada rnortala da.. . ) . Beraz, pH-a konstantea iraun

arazten duten disoluzioak lortzea guzt iz inportantea dugu.

Disoluzio hauek azido ahul batez (edo base ahul batez)

eta bece base konjokatuaz, gatz eraz, (edo bere azido konjokatuaz)

e ra tu r i k daude, adibideak azido azetikoa + sodio azetatoa, amonio

hidroxidoa + arnonio kloruroa. Disoluzio hauen funtzioa pH-a manten-

tzea da nahiz eta disoluzioari azido edo baseren bat bota.

Disol uzio hauen i zenak, indargetzái leak, tanpoi edo bJffcr

d i ra .

Nota jokatzen dute disoluzio indargetzai leak? adib ide ba-

ten bidez i kus dezagun .Har dezagun azido azetikoa/ioi azetatoaren

adibidea,horretarako disoluzio akuoso b a t honelaxe prestatuko dugu:

0,5 M den azido azetikoa eta 0,5 M den sodio azetatoa, zeina guztiz

disoziatzerakoan 0 , s M den azetato ioien disoluzioa lortuko ba i t du-

' gu. Disoluzio honetan ondoko oreka hau gertatzen da:

A OH eta A O--ren kontzentrazioak handiak bad i ra , gehi- c C

tutako azido edo baseen kontzentrazioek iko, pH-a erregulatu egiten

da oreka honen bidez. Disoluzioari azido-kant i tate t x i k i ba t gehitze- +

rakoan H30 -en kontzentrazioa handitzen da, eta Le Chatelier-en p r in

tz ipioaren arabera, oreka ezkerretarantz ' lerratzen da, CH3COO--en +

par te bat kontsurnitu egiten da soberan dauden H30 io iek in konbina- +

tuz, eta beraz, oreka be r r i an H O -en kontzentrazioa ez da i a alda- 3

tzen.

Modu berean, basearen kant i ta te t x i k i a gehi tzerakoan, + +

H O ioiekin konbinatzen da eta H O -en kontzentrazioa txiki tzen da. 3 3

Orduan, oreka eskuinetarantz desbideratzen da, CH3COOH-ren parte +

t x i k i ba t kontsurnitzen delar ik, eta H30 ioiak orekatzen d i ra , be-

raien kontzentrazioak konstante iraunez.

pH-a kalkulatzeko:

~=O--ren kontzentrazioa handia izatean, AcOH-a oso gu tx i

dago disoziatuta, u r hutsean d iso lbatur ik dagoenean baino gutxiago,

disoziazioa io i amankomunaren efektuz rnoztuta ba i t dago.Beraz azido azz

tikoaren hasierako kontzentrazioa eta orekan ernaten dena antzekoak

d i ra (gure adibidean 0,s M). Era berean, azetatoaren hasierako kon-

tzentrazioa eta orekan ernaten dena berdinak d i r a (0,5 M). Oso erra- +

za da H30 -ren kontzentrazioa kalkulatzea, eta halaber pH-a.

Base ahula arnoniakoa adibidez, eta bere azido konjoka- +

tuaren (NH4) artean ere disol uzio indargetzai leak era dai tezke.

AR l KETAK

6.1 .- Ondoko substantzien disoziazio-erreakzioak eta beren K idatz a

itzazu: azido sulfurosoa, azido n i t r i koa , azido fosforikoa.

6.2.- Zer da azidoa Bronsted-en arabera?. Erreakzio honetan : CH3

COO- + HCI CH3COOH + CI- zein da azidoa eta zein basea?.

Oreka eskuinetarantz desbideratura badago, zein da azidorik

sendoena HCI-a a l a CH3COOH-a?.

6.3.- Azido z ianhidr ikoa HCN-a, azido azetikoa CH3-COOH-a baino a h ~

lagoa da. Zein da base konjokqtur ik sendoena?.

6.4.- Zer da h idro l is ia?. Uretan ematen d i ren ondoko substantzien

h id ro l i s iak idatz i tzazu: NaCH, CH3COOH, NH4CL, Na2S04, KCN.

6.5.- Azido/base bol umetrietan pun tu ba 1 iok idea pH=7 denean ematen

da. Bai? Ez? Zergatik?.

6.6.- Zink k lo ru roa Lewis-en azidoa da, zergat ik?.

5.7 . - 0, l M d i ren azido azetiko eta sodio zianuroaren b i disoluzioen 3

100 cm -ak nahasten direnean ,ondoko erreakzio hau sor da i teke:

CH3COOH + CN-z HCN + CH~COO- ; k ?

Zein norantzatan emango da erreakzio hau nagusiki?. Eta ore-

ka-konstantea ka lku la tu .

6.8.- Ondoko ur-disol uzioen pH-ak au rk i t u :

a ) 0,055 M den HN03

b ) 0,025 M den KOH.

6.9.- 0, l M den NH3 d iso luz ioaren pH-a a u r k i t u , bere K =1,8.10 - 5 b

de la j a k i n i k .

6.10.- Ondoko disoluzioen pH-ak a u r k i t u , H 0' io ien kontzent raz ioak 3

m/l- tan hauexek b a d i r a :

6.11.- Azido aset ikoaren disoziaziokonstanteal,8.10-5 bada , zenbate-

koa d a 0,1 M den az ido honen d iso luz ioaren pH-a?.

6.12.- Ze in d a 0 , l M den HCI d iso luz ioaren pH-a?.

13.- Ze in d a 0,1 M d a NH3 d iso luz ioaren pH-a?.

14.- Ze in d a 0 , l M d a NaOH d iso luz ioaren pH-a?.

75.- Ze in d a M da HCI d iso luz ioaren pH-a?.

6.16.- 0 , l M den NH d iso luz ioaren pH-a e ta disoziazio-rnai la a u r k i t u - 5 3

Kb=1,8.10 de la j a k i n i k . Kontzentrazioa 0,01 M b a l i t z ze in i-

zango 1 i tzateke pH-a?.

6.17.- Ze in d a 0,5 M den sodio azetatoaren pH-a?.

6.18.- Ze in d a 0,5 M den potas io z ianuroaren pH-a?.

6.19.- Ze in d a 2 M den potas io z ianu roa ren pH-a?.

6.20.- Ze in d a 0,8 M den arnonio k l o r u r o a r e n pH-a?.

6.21.- Ze in d a 2 M den amonio su l f a toa ren pH-a?.

6.22.- Azido azet ikoaren disoziazio-konstantea 1 ,E. loe5 bada, ondoko

kontzent raz ioentza t d isoz iaz io-mai la a u r k i t u : 0,2 M, 0,5 M ,

l M , 5 M .

6.23.- Azido azet iko disoluzio akuosoaren pH-a 2,9 da. Disoluzio ho- 5

nen molartasuna eta disoziazio-mai l a au rk i tu. Ka=l ,8.10- .

6.24.- M den sodio azetato disoluzioaren pH-a aurk i tu .

6.25.- Bi disoluzio di tugu, bztetan 0,s M den azido azetiko disolu-

zioa dago eta bestean aurreko disoluzioa eta 0,5 M den sodio

azetatoarena. Zeinek izango du pH-rik handiena?.

6.26.- 0,s M d i ren azido azetiko b i disoluzioei azetato sodikoa gehi-

tzen zaie, lehenengoari gramo bat, eta b igar renar i b i gramo.

Zeinetan izango da pH-a handiena?.

6.27.- Disoluzio bat 0,7 M den amoniakoz eta 1 M den amonio kloru-

roz osatua daso, pH-a aurk i tu .

6.28.- Beste disoluzio ba t honelaxe osatzen da: 0,3 M den azido aze-.

t ikoz eta 0,2 M den azetato sodikoz, pH-a aurk i tu .

6.29.- Azido azet iko disoluzioaren disoziazio-ktea 1,8.10-~ mol/l-koa

bada, azetato sodikoaren h id ro l isi-mai l a ondoko kontzentra-

zioentzat aurk i tu : 0,1; 0,s; 0,8; 1 eta 1,s M.

6.30.- Ondoko gatzen disoluzioak zer izango d i ra : azidoak, neutroak

a l a .basikoak?: NaCI , KBr, NH4Br, Nazco3, CH3COOH, Na2S,

NH4N03 eta AI2(SO4l3.

6.31.- 2 M den azido azetiko disoluzioaren 100 ml-ei, 4 g sodio hi-

droxidoa gehitzen zaizkie, lor tu tako disoluzioaren pH-a kalku-

latu.

6.32.- L i t r o ba t u r hu tsar i 0,l N den 10 ml HCI gehitzen zaio. Zen-

batekoa d a pH-a?.

6.33.- Aurreko adibidearen disoluzio indargetza i lear i 0,l M den NaW

.disoluzioaren 10 ml gehitzen bazaizkio, zein da pH-a?.

6.34.- 0,s M den amoniako disoluzioaren l i t r o b a t i 0,s mol amonio

k loruroa eransten zaizkio. Disoluzio indargetzai learen pH-a ka l -

ku la tu ; eta pH-ren aldaketa honako hauek eransterakoan :

a ) 0,005 m01 HCI; b ) 0,05 mol NaOH. Kb = 1,8.10-~ dela jak i -

n i k .

6.35.- 4 N den HCI disoluzioaren 20 mol neutralizatzeko 0,2 N den

NaOH disoluzioaren bolumena k a l k u l a ezazu. Behin neutral iza-

tuz gero, zein da NaCI-ren kontzentrazio molarra?.

6.36.- HCI disoluzioaren 20 ni 1 ba lo ra tu nahi di tugu, honetarako 0, l

N den NaOH disoluzioaren 25 ml behar di tugu. Zeintzuk d i r a

azidoaren normal tasuna eta molartasuna?

6.37.- 0,2 N den HCI disoluzioaren 40 mi eta 0,15 N den NaOH disolu-

zioaren 50 mk nahasterakoan, lortutako disoluzioa nolakoa

da: neutroa, azidoa, basikoa?. Zein da NaCI-ren normal tasu-

na?. Zein da bere pH-a?.

3 3.38.- Azido su l fu r i ko disoluzio akuosoaren 25,O cm -ak neutralizatzeko, 3 0,50 M den NaOH disoluzioaren 37,s cm -ak behar izan d i ra .

Zein >da azidoaren normal tasuna?.

6.39.- Disoluzio baten pH-a ezagutu nahi dugu, eta horretarako metil

l a ran ja ind ikatza i lea eransten diogu kolore hor ia ikusiz. Diso-

luzioaren beste zat i b a t i brornokresol berdea botatzen diogu

kolore berdea agertuz. Zein izango da disoluzioaren pH-a?.

6.40.- NH3 eta HCI-ren arteko balorazio-kurba garatu. [ N H ~ ] + [ N H ~ =

= 0,1 M dela jak in ik . Base baloratuaren f rakz io hauetan: 0;

0,2; 0,s; 1,O; 2,O zenbatekoa d a pH-a?. Zer ind ikatza i le era-

b i l i ko zenuke?.

7 - DXIDAZIOA ETA ERREDUKZIOA

7 .1 . - SARRERA

7.2 a - OX I DAZ I O-ZENBAK I A

7.3 .- OXIDAZIO-ERREDUKZIOZKO ERREAKZIOEN EGOKITZEA

7.4 S - ELEKTRODO-POTENTZ IALAK

7 .5 .- NERST-EN EKUAZIOA

7.6 .- ERREAKZIO ERREDOX ETA ELEKTROKIMIKOREN

ARTEKO ERLAZ IOA

7.7 .- P I L A VOLTAR EDO GALVANIARRA

7.8 .- P l L E N POTENTZIALAK

7.9 e- FARADAY-EN LEGEAK

7.1 .- SARRERA

lkuspegi k las ikoaren arabera, oxidazioa substantzia ba t oxige-

noarekin konbinatzea da, edota subtantzia horren oxigeno-kopurua g e h l

tzea; eta erredukzioa, alderantzizko gertaera, bere oxigeno-kopurua

gutxiagotzea.

Adibidez,

Oxidazioa 1 : Mg + 2 o2 - MgO

Erredukzioa ZnO + C - Zn + CO

Mg ox idatu egin dela esaten da, ZnO erreduzitu eg in den b i t a 1

tean.

Experientziarekin, kontzeptu hau hedatu egin zen: hidrogenog

ren irabazte edo galtzea, erredukzio eta oxidazioa izanez, banan bana.

Oxidazioa CH3CH20H - CH3CH0 + H2

Erredukz ioa CO + H2- CH30H

Berandvago, kontzeptu hauek oxigenori k ez zuten erreakzioei

ap l i ka tu zi tzaien,

Ox idazioa : elektroi-galera.

Errekduzioa : elektroi-irabaztea.

Erreakzio oso batetan gertatzen d i ren b i prozesuak:

Oxidazioa Fe - l e - ~ e +

Erredukzioa Cl + l e CI-

Prozesu bako i t za r i , e r reakz ioerd i dei tzen zaio.

E lek t ro iak ha r t zeko joera duen go rpu tza r i OX l DATZAI LEA deri-

tzogu e ta h a r t u z gero, negat iboa geratzen da; e lek t ro iak ga l tzeko joera

duenar i b e r r i z , ERREDUKTOREA esaten d iogu e ta posi t i boa gera tuko da.

Ox idatza i l e b a t e lek t ro iak ha r t ze rakoan er reduz i t u eg i ten da

e r reduk to rea r i esker, e lek t ro iak ematerakoan ox idatzen b a i t da. 1 kusi-

t ako ad ib idean, k lo roa d a ox ida tza i lea e ta b u r n i a er reduktorea.

l kus ten denez, b i gertaerok ez in da i tezke b e r e i z t u r i k jazo, sus

tan tz i ren ba tek e lek t ro iak i rabaz ten d i tuen n e u r r i a n , beste batek galdu

behar d i t u ; prozesuen batera tasunaz oxidazio-erredukziozko edo, labur-

tuz, er redox erreakzioez m in tza tuko gara .

E r reakz io hauek erredox-bikoteen a r tean e rag i ten d i r a beti.

Ox idatza i l e e ta er reduktoreen kontzeptuak guzt i z e r l a t iboak d i r a , par-

te har tzen duten substantz ien a rabera . Esaterako, ur ox igenatua gehie-

netan o x i d a t z a i lea d e l a r i k , KMnO - ren a u r r e a n er reduktore bezala azal- 4

tzen da.

Ox ida tza i l e e r a b i l i e n a k hauek d i r a : Oxigenoa, a i rea , H202, C12

K2Cr207, KMn04, HN03, . . . . ; eta er reduktoreak: H2, SO2, metalak oro

h a r , ez-metal ba tzuk , ox igena tu gabeko konposatuak e ta substantzia

o rgan ikoak .

7.2 . - OX I DAZ I O-ZENBAK I A

Er reakz i o er redox batean p a r t e ha r t zen duten atomo bakoi tzak

i r a b a z i edo g a l d u t a k o e lek t ro i -kopurua, atomo i so la tua rek in konpara-

tuz, g a r r a n t z i hand ikoa da. Egoera h a u def i n i tzen duen zenbak iar i - OXIDAZ 10-ZENBAK IA d e r i tzo e ta k a r g a e l e k t r i k o formal b a t adierazten

du.

Konposatu b i n a r i o i on i ko ba tean oxidazio-zenbakia e ta karga

ion ikoa b e r d i n a k d i r a e ta espeziea atomo b a k a r r a bada, atomoaren kar-

g a e r r e a l a da.

Elernentu baten oxidazio-zenbakia, au r rean esandakoa e ta ondo-

rengo a r a u a k kon tu tan h a r t u r i k ateratzen da.

1 .- Elementu aske baten ox idaz io-zenbak ia zero da.

2.- Hidrogenoarena +1 da, h id ru roe tan ez ik ( -1) .

3.- Oxigenoarena -2 da, peroxidoetan sa lbu (-1) .

4.- A lka l inoena +1 e ta l u r -a l ka l i noena +2 d i r a banan bana.

5.- Haluroetan, halogenoena -1 da.

6.- Molekula baten atornoen oxidazio-zenbakien b a t u r a a l g e b r a i

koa zero da, eta i o i a bada , i o ia ren k a r g a .

Adibidez : KMn04

Goian i kus i takoa rek in oxidazio-erredukzioaren de f i n i z io b e r r i

bat eman dezakegu. Elementu b a t OXIDATU eg ingo da bere oxidazio-

-zenbakia h a n d i tzen denean eta ERREDUZ ITU, t x i k iago tzen denean.

OX l DAZ l OA

...,- 4,-3, ...., 0, ....., 3 , 4 5 ....

ERREDUKZIOA

OX I DAZ I O-ERREDUKZ I OZKO ERREAKZ l OEN EGOK 1 TZEA

E r r e a k z i o er redox b a t d e f i n i t z e k ~ ~ b e r t a n p a r t e har tzen

duten subs tan tz i k im ikoak e ta t r u k a t u t a k o e lek t ro i - kopu rua j a k i n

beha r di tugu,er reakz ioa estekiometr i k o k i egok i tzeko. l k u s d i tzagun

dauden b i metodoak:

a ) Ox idaz io-zenbak i ren metodoa

Ox idatzen dire'n atomoen oxigeno-zenbakien gehiagotzea

e ta e r reduz i tzen d i renen gu tx iago tzea b e r d i n a k d i r e l a k o a n o i n a r r i -

tzen da.Ondorengo u r r a t s a k bete b e h a r d i r a :

1 ) Egok i t u gabeko e r reakz ioa i d a t z i ,elementu guz t i en oxidazio-zen-

b a k i e k i n .

2) Ze in elementu ox ida tzen e ta ze in e r reduz i t zen den zehaztu eta

er redox e r reakz ioe rd iak i d a t z i . 3) Ox ida tza i l eak i r a b a z i t a k o e l e k t r o i a k e ta e r reduk to reak galdutako-

a k b e r d i ndu.

4) B i e r reakz ioe rd ien b a t u r a eg in .

5 ) Azken ekuaz ioa egok i tu,oxigeno e ta h id rogeno-kopuruak ur-mole-

k u ten b i dez b e r d i nduz.

Adibidez:NH3 + Pb02 + HCI , HN03 + PbCI2 + H 2 0

ekuaz ioa egok i tzeko, aza ldu tako u r r a t s a k j a r r a i t u k o d i tugu:

1) -3 +1 +4 -2 +1 -1 +1 +5 -2 +2 -1 + l - 2

N H 3 + P b 0 2 + H C I H + Pb C12 + H2 O

2) N - ~ - 8 e- - N + ~ ox idaz ioa

pb+4 + 2 e - - ~ b + ~ e r redukz ioa

amaitzeko,ekuazio g loba lean e g o k i t u gabe g e r a t u d i r e n H,O eta CI

atomoak t a x u edo tan teo b i t a r t e z egok i t uko d i r a :

lo i -elektroi metodoa

Metodo hau erreal i ta tean gertatzen den prozesuari aurre-

koa baino gehiago hurb i l tzen zaio.Gehienetan oxidazio-erredukzioz-

ko erreakzioak ioien artekoak izaten d i r a eta honetan datza rnetodo

hau.Urratsak,erreakzio ba t i ap l i ka tu r i k , hauek d i tugu:

1 ) Egoki t u gabeko erreakzioa idatz i .

2) Oxidatzai le eta erreduktorea bilatu.Hemen,HN03 da cxidatzai lea

eta H S erreduktorea. 2

3) Bi erreakzioerdiak idatzi .

4) Atomoei buruzko egokiera.Hortarako ata1 batean H+ ioiak jartzen

d i r a i ngu ru azidoa bada edo OH- basikoa bada,eta beste ata-

lean ur-molekulak,

5) Karga e lek t r i koar i buruzko egokiera

6) Trukatutako elektroiak berd indu eta erreakzioerdien batura egin

(kasu honetan) lehenengoa x2 eta b igarrena x3 b iderkatu eta ba-

tu.

2~0; + 8 ~ ' 3S2- - 2NO + 35 + 4H20

7) Ekuazio molekular osoa,azido eta gatzekin, idatzi

+ ikusten denez,8H -ak banatzen d i r a b i azidoetan.

7.4.- ELEKTRODO-POTENTZ 1 ALAK

Erreakzioerdi bakoitzak oxidatzai le bat eta erreduktore

bat d i tu .

n+ M(erreduktorea) -n e- - M (oxidatza i lea)

Beraz,erreakzio batean,bi ox idatza i le eta b i erreduktore

izan behar d i r a gutxienez,eta erreakzioaren norantza substantzia

partaideen indarren arteko er lazioaz emana dator . Metalezko z i r i edo elektrodo ba t metal horren ioien diso-

luz io batean rnurgi 1 tzen badugu, b i gertaera ager da i tezke:

1 ) Z i r i t i k disoluziora io iak joatea:

M -ne- - M + ~

z i r i a ren gainazalean elektroi-sobera geratuz

2) lo iak disoluziot ik metalezko z i r i r a pasatzea:

M+" + n e- - M

z i r i a pos i t ibok i ka rga tu r i k utziz.

B ietat ik edozein prozesu izanik,potentzial-diferentzia bat

sortzen da sisternan,disoluzio eta metalaren artean.Ezina dugu po-

tentzial-di ferentzi hor i neurtzea, ba ina b a i erreferentzi-elektrodo ba-

tek in konparatzea.

Patroi tzat onartutakba eta zero ba l ioa ematen zaiona "Hi-

drogenozko elek trodo norma la " i zen~koa da.Elektrodo hor i osatzeko

plat inozko z i r i baten zehar hidrogeno gastatrnosfera bateko presio-

an ) korronte ba t pasarazten da H+ ioien 1 M disoluzioan rnurgil-

tzen de la r i k .

Honela adierazten da:

Elektrodo honek,nahiz k a t ~ d o z ( ~ o s i t i boa)nahiz anodoz(ne-

gatiboa) joka dezake,ekuazio hauen arabera:

H -2e- - 2 ~ ' 2

katodoan

+ 2H + 2e-- H2 anodoan

Edozein elektrodoren potentzial er lat iboa neurtzeko, b i da-

tu har tu behar d i ra :

1) Hidrogenozko elektrodo norrnala eta ka lku la tu nahi dugun elek-

trodoaren artean erotutako p i laren indar elektroeragi learen( i .e.

e$bal io zenbakizkoa.

2) Nola jokatzen duen,polo positibo a la negatiboz i.e.e.-aren zei-

nua jak i teko.

Zink eta kobrezko elektrodo norrnalak(biak euren ioien

1M disoluzioetan rnurgilduta)neurtu nahi baditugu,dagozkien p i lak

egingo ditugu,

2+ Zinkaren kasuan,elektrodoak Zn io iak askatzeko joera

du,elektrodoan elektroi-sobera metatzen da poloa negatiboa b ihur-

tzen de la r i k ,eta bere H-arekiko potentziala negatiboa da:

~ ; ~ 2 + lZn = -0,76 vo l ta

Elementu batek elektrodo-potentzia l normala negati boa du-

e la esango dugu,ioi posit iboak formatzeko joera H-arena baino txi-

k iagoa denean .Horrela ez bada,posi t iboa du.

++ Kobrearen kasuan,disoluzioan dauden Cu io iak metale-

rantz doaz,polo posit ibo b ihur tuz eta potentziala posit iboa da:

+ / Cu = 0,34 vo l ta

IUPAC-ek erabaki tako zeinutarako akordioa erredukzio-pr*

zesuaz emana dator.

- Egoera ox idatua + ne , * Egoera erreduzi tua

Ondorengo tau lan zenbai t elementuren erredukziozko po-

tentzial normalak ematen d i ra .

Erredukziozko potentziala zenbat eta handiagoa izan ,gero

eta al tuagoa izango da elektrodoaren erredukzitzeko joera;hots,oxi-

datzaiIeagoa.Honen bidez,FIuoroa ox ida tza i le r i k onena izango da

eta L i t i oa erreduktorer ik onena.

Kat io iak sortzen d i tuen elementuak, tau l an haren behetik

dagoen edozein elementua disoluziot ik desplazatuko du,eta anioien

sortzai leak bere go i t i k daudenak.

Tau la r i begiratuz,erreakzio erredox baten norantza au-

r resan eta prozesuaren indar elektroeragi lea k a l k u l a dezakegu,erre-

dukziozko potentzialetako handienak erreakzio osoaren norantza

menperatuko duela kontutan izanik.

Adibidez:Zink eta z i lar rezko elektrodo normalez osaturiko

p i l a .

ERREOUZIOZKO P O T E N T Z I A L NORUALAK

LI' + e - + LI Cs' + e - - Cs Rbt + e - + Rb

K * + e - - K Ea" +2e- -Ea Sr" +2e- -Sr Caa+ +2e- -Ca

Naf + e - -Na AIO; +2H,0+3e--+-A1+40H-

Mg" +2e- -Mg Ala' +3e- -.Al

ZnO; +2H,0+2e- d Z n + 4 0 H - Mn*+ +2e- -.Mn Zna'+2e- -Zn 2C0,+2e- -C,O:' Fe2' +2e7 -.Fe Cd" +2e- -Cd COa'+2e- -CO Nia f +2e- -Ni Sn" +2e' -Sn

Pb1+2e- -Pb 2H'+2e- - H,

S+2e- -S ' - SO:-+ZH' +2e--SO;-+H,O

Cu2'+2e- f Cu CIO- +H,O+e- -CI -+20H-

1,+2e- -21- MnO; +2H20+2e- -Mn0,+40He

CIO; + H,0+2e' - CIO- +20H- 0,+2H'+2e- -H,O,

Fea* + e - -Fez' Hg:' +2e- -2Hg

A g * + e - + A g NO; +2H'+e- -NO,+H,O

CIO; +?H*+2e- -CIO; +H,O Br,+Ze- -2Br-

Mn0,+4H+ +2e- - Mn" +2H,O C1,+2e- -2CI-

Cr,O:- + 1 4 ~ ' +68- 2Cr3' +7H,O Auaf +3e- -Au

CIOa- +6H'+6e- -CI - +3H,O Mn0;+8Hf +5eC4Mn ' ' *4Hp Mn0,+2H* +2eW -2H,O

F,+2e- -2F-

Bietat ik oxidatzai leena Ag da,^' handiagoa ba i t du.Gertatzen d i -

r e n prozesuok hauek d i r a :

Erredukzioa: Ag+ + e--Ag E'+ = 0 ,80vo l ta &/AS

Oxidazioa : 2+ Zn - 2e-Y ~n EO 2+ = -0,76 vo l ta

Zn/Zn

EO 2+ = 0,76 vo l ta Zn/Zn

Ekuazio osoa,bi ehazio egokituen ba tu ra izango da.

E = EO+ + EO 2+ = 0,80 + 0,76 = 1,56 vo l ta Zn/Zn

Erredukzioa katodoan jazotzen da eta oxidazioa anodoan .

7.5.- NERST-EN EKUAZ IOA

Orain a r te potentzial norrnalak b a k a r r i k i kus i di tugu, io i akti-

boen kontzentrazioa 1M denean. Kontzentrazioa aldatzerakoan sisternaren

i.e.e. ere a l da tu egiten da.0ndorengo ekuazioan,

[Cu 2+] gehiagotzean edo [Zn 2+] gutxiagotzean erreakzioa esku-

b i r a t u egiten da,¡ .e.e. gehiagoaraziz.

P i la ren E potentziala eta kontzentrazioen arteko er lazioa Nerst-en

ekuazioaz emana dator .Ekuazio hau terrnodinarni kan o i n a r r i tzen da.

RT E = E O + - (oxidatua] nF I [erreduz i tua]

EO = erreakzioaren potentzial normala R = gasen konstantea T = tenperatura absolutua n = erreakzioan par te hartzen duten ioi-kopurua F = Faraday-en konstantea.Bere ba l ioa:96500 Coulornb

Formula h a u ekuazio orokor b a t i a p l i katzen bad iogu ,erreakzioer-

d ien bidez:

a Ox1 + b E r red - a Erred l + b Ox2

P i l a r e n i n d a r e lek t roerag i lea zera izango da:

azken izaerak zenbaki tza i lean j a r t zen badugu

E0 = E<: - E: i z a n i k

Logaritrno harnar tar rak e r a b i l i z eta R,F eta T-ren(2S°C)bal ioak

ordezkatuz:

Sistema o reka ra he1 tzen denean ,ez dago elek t ro i - t ransferentz i a r i k

eta i n d a r e lek t roe rag i l ea zero izango da.Oreka-konstantea zera da:

Ekuazio hau oso e rab i l i a da oreka-konstanteak kalkulatzeko.Adi-

bidez:Daniell p i l a ren indar elektroeragi learen ka lku lua ;

Zn + cu2+ - zn2+ + cu

erreakzioerdiak ondoko hauek d i ra :

formula apl ikatuz:

Elementu neutro eta hauspeakin guzt ien kontzentrazioak unitate

gisa hartzen dira.Bal ioak ordezkatuz,

ioien kc.ntzentrati6ak .etagutzen badi tugu,p i laren i.e.e. j ak i n dezakegu.

7.6.- ERREAKZIO ERREDOX ETA ELEKTROKIM l KAREN ARTEKO ERLAZ IOA

Dakigunez,erreakzio hauek substantzien arteko elektroi-transferen-

tziazko prozesuak d i r a . Hala eta guzt iz ere, b i mota kontsideratu behar di-

tugu:

1 ) Energia e lekt r ikoaren sortze kimikoa

Erreakzioa berezkoa denean eta e lekt r iz i ta tea z i r ku i t u t i k pasa-

tzen denean gertatzen da.&rtaera hau jazotzen duen aparatuak,pila

vol t a r edo ga lvan ia r izenekoak d i r a .Adibidez:pi l a lehorra, berunezko

akumuladoreak etab.

2) E lekt rot is ia

Korronte e lek t r i koaren bidez molekulak deskonposatzen -d i ra erre-

akz io erredoxa eraginez,pi la edo upela e lek t ro l i t i ko direlakoetan.

Oso e rab i l i a k d i r a , indus t r ia kimikoan,elementuen pu r i f i kaz i o eta

1orbiderako.Adibidez;uretatik H 2 eta 02-ren lorbidea;solido funditueta-

t i k edo beren ur-disoluzioetatik,metalak,etab.

Pi l a batetan oxidazio edo erredukzioa jazotzen den lekua, "polo*'

edo **elektrodow izenez ezagutzen da.Anodoa(posi t iboa)da oxidazioa gerta-

tzen den poloa ,eta katodoa(negat iboa )erredukzioarena.

7.7.- PILA VOLTAR EDO GALVANIARRA

Zink eta kobrezko elektrodoak euren ioien sulfatoetan murg i l tzen

ditugunean z i r ku i t ua kab le eroale baten bidez,eta ix ten dugunean,korron-

te e lekt r ikoa sortzen da.Hau da,Daniell p i l a delakoa,bere asmatzailearen

ohorez .

Prozesuaren berizketa diafragma-sare edo gatz-zubi baten b idez

egjn daiteke.Muga honen zerak,disoluzioen nahastea galeraztea eta io iak

pasatzen uztea d i r a .

Gatz-zubia, prozesuari geldoa den e lekt ro l i to baten disoluzio asea

(KOI ,NH4N0 3) daukan beirazko hodi batez osatur ik dago.

Neurgai lu e lek t r i ko batez f roga daitekeenez,korronte e lekt r ikoa

pasatzen da,ondorengo prozesuek sortzen dute lar ik :

Zn - 2e- '-Zn 2+

anodoan

cu2+ + 2e--~u katodoan

7.4.%: Daniel1 pila

2+ Katodoa kobrez estal i ko da,disoluziotik i r tetzen d i ren Cu ioiei

esker,eta anodotik Zn2+ ioiek ihes egiten dute disoluzioa asea izanez.Era

honetan,denbora baten bar ruan ,p i la asor tu egiten da.

Daniell p i l a honela i r ud i ka daiteke:

non marra bakoitzak diafragma-sare edo gatz-zubia esan nahi ba i t du.

7.8.- P I L E N POTENTZIALAK

Eman dezagun Daniel l p i l a kanpoko e lek t r i z i ta te - i tu r r i ba t i ko-

nektatzen diogula;prozesu expontaneoaren i nda r elektroeragi lea baino han-

diagoa eta zeinu aurkakoa duen tentsio bat aplikatzerakoan,erreakzio erre-

doxa a l deranz dezakegu : Cu disol ba tu egi ten da eta Zn-ak elektrodoa esta-

l i egiten du.Beraz,pila ga l van ia r ra i t zu l ga r r i a da.

l tzu lgar r i tasunaren ahalmena, ( AG) energi askearen aldakuntzaz

def in i tu ta dago. G-k erreakzio batet ik ha r dezakegun lanaren neurketa ema-

ten d igu,h i ru pos ib i l i t a te edukiz:

1 .-AG < O erreakzioa expontaneoa da.

2.-AG > O erreakzioa aurkako norantzan jazotzen da.

3.-AG = 0 sistema orekan dago eta ez da erreakz ior ik izango.

I t a i l g a r r i k i f un t z i ona t zen duen p i l a batenAG,eta terrnodinarnika-

r en arabera lortzen dena berd inak d i r a :

n = t rukatutako elektroiak F = Faraday-en konstantea E = p i l a ren i n d a r elektroeragi lea

Formula honetat i k erreakzio ba t berezkoa d a E posi t iboa denean.

7.8.- FARADAY-EN LEGEAK

Badago er laz io ba t upela e lekt ro l i t i ko t i k pasatzen den elektrizita-

te-kantitatea eta elektrodoetan askatutako produktu-kant i tateen artean.Er-

lazio hau Faraday-en legeek azal tzen digute:

1 ) Substantzia batet i k askatzen den masa,elek t r i z i tate-kopuruaren propor-

tz ionala da (edo intentsi tate eta denboraren proportzionala) . 2) Korronte e lek t r i ko batek e lekt ro l i to ezberdinak iragaten dituenean,aska-

tzen d i ren substantzien pisuak beroien bal iok ide kimikoen proportziona-

lak d i r a .

Edozein substantziren baliokide-gramo bat askatzeko behar den

elektr iz i tate-kopurua 96487 coulomb-etakoa da,Faraday delakoa.Datu hau

experimentalki lor tua izan da.

Faraday-en b i legeak ba tu egin daitezke beste be r r i honen ara-

bera :

m = askatutako substantziaren masa (gramotan)

'bala = substantziaren pisu-bal iokidea (9.)

f = lntentsi tatea (ampere-tan)

t = Korronteak i rauten duen denbora (S )

non,

8, - HAUSPEATZE-ERREAKZI OAK ,

8 .1 . - D I SOLBAGARR I TASUNA . 8.2.- KONPOSATU l ON l KOEN D l SOLBAGARR l TASUNEAN

ERAGITEN DUTEN FAKTOREAK.

8.3.- D I SOLBAGARR I TASUN-B 1 DERKADURA.

8.4.- 101 AMANKOMUNAREN EFEKTUA.

8 . 5 - HAUSPEAK 1 NEN D I SOLBAKETA.

8.6.- 101 KONPLEXUAK ETA BERAIEN EFEKTUA DISOL-

BAGARRITASUNEAN.

8.7.- 101 KONPLEXUEN NOMENKLATURA.

8.1 e - DI SOLBAGARR I TASUNA.

Gatz gehienak uretan d iso lbagarr iak d i r a , ba ina egon

badaude beste gatz batzu i a disolbaezinak direnak.

Askotan kirnikar iek substantzien banaketaren problernare-

k i n topo egi terakoan, rnetodorik erab i l iena hauspeatzea izaten dela-

r i k , ikus dezagun hauspeatzea zertan datzan: disoluzio batet ik ab ia-

tuz sol ido baten eraketan, hots, hauspeakinaren eraketan.

2+ + Dernagun ondoko adibidea: disoluzio b ~ t e t a n Ba , Na

cta pb2* ka t io iak d i t u g u l a . H2S04, azido su l fu r i ko disoluzioa erans-

ten bada, sol ido baten eraketa (hauspeakina) nabar i tuko da, PbSO

hain zuzen ere. l ragazten bada pb2+ ioiak (sol ido eratan) eta Na 4

eta ~ a ~ + (disoluzio eratan) bereiztuko d i r a .

L i k i d o batetara soluto bat (sol ido b a t ) eransterakoan,

hasiera batetan disolbatu egiten da ( t -a ) konstantepean ba ina pun-

tu batetara a i lega tu r i k ez da gehiago disolbatuko, une horretan d i -

soluzioa asetu egiten da solutoarekiko. Orduan, fase b ien artean,

fase solidoa eta fase l ik idoaren artean, oreka dinarnikoa sortzen da

(oreka heterogenoa) ; hau da, sol idoa disolbatzen deneko abiadura

t ta alderantzizko prozesuarena berd i nak d i r a .

Beraz, d iso lbagarr i tasuna zera d ~ g u : disol uzio asearen

solutoaren kontzentrazio rnaxirnoa. Aurreko kasuan, adibidez, berun

sulfatoaren d iso lbagarr i tasuna oso t x i k i a da. Beste rnodu batez, d i -

solbagarritasuna disolbagarritasun-koefizienteak neurtzen du; disol-

bagarritasun-koefizienteak disolbatzai learen 100 g-tan disolba dai te-

kaen solutu-kantitate maxirnoa adierazten du. Hots, 100 g d i s o l b a t z c

l t rekin eginiko disoluzio aseak tenperatura batetan duen solutu-kan-

titatea adierazten du. Moletan adierazten denean d iso lbagarr i tasun

molarra der i tzogu.

Substantzia baten d iso lbagarr i tasuna uretan, tenperatura

batetan, konstantea da.

Disolbagarr i tasunaren mekanismoak gaur egunean, ez d i ra

erabat eta zehatz ezagutzen; ha la eta guzt iz ere honetaz gauza ba-

tzuk baiezta daitezke. Gatz bat uretan disolbatzen denean, bere sare

k r i s ta l inoa apu r t u egiten da, eta horretarako kontrako kargako ioien

arteko erakarpen-indarrak ga ind i tu beharra dago, hau da, gatzaren

sare-energia ga ind i t u behar da.

Hidratazio-energia sare-energia baino tx ik iagoa izan ohi

da, disoluzio-prozesua endoterrnikoa de la r i k , eta beraz, i a gatz guz-

t ien d iso lbagarr i tasuna tenperaturarekiko hand i tu egi ten da.

Beste a ldet i k , disoluzio-prozesuan norrnalk i desordena han

di tzen da; hots, entropia handi tzen da, d iso lbagarr i tasuna aldeko

faktorea izanik . Beraz, kontrakoak d i ren b i faktoreekin topo egiten ., dugu: entalpikoa, zeina disolbagarr i tasunaren kontra ba i t doa eta

entropi koa aldekoa dena. Horrela tenperaturarekiko disolbagarr i ta-

sun-oreka gertatzen da.

Baina sare-energiak h id ra t ,

diagoak direnean, disoluzio-prozesua

da. Horrela, nahiz eta d iso lbatur iko

izan, disoluzio-abiadura eta b i r k r i s t a l

azio-energiak baino askoz han-

motela eta neketsua bihurtzen

ioien kontzentrazioa oso txíkia

izazioarena berdinak d i ra . Hau

da, gatzaren kan t i ta te t x i k i bat disolbatzerakoan disoluzioa asetu

egiten da, eta gatzar i disolbaezina deritzo.

Disolbaezin h i t z honek ez d u esan nahi disolbatu ezina

denik , oso gu t x i disolbatzen dela ba iz ik . Gatzen disolbagarritasuna

aurresatea oso za i la da. Sodio k loruroa, adibidez, oso gatz disolba-

ko r ra da (10 g /11i20). Beste batzuk gutx iago disolbatzen d i r a (-1

Q / I ) eta besteak disolbaezinak ( 4 mg / I ) d i r a .

Hona hemen gatz disolbaezinen adib ide batzuk:

D

Disolbagarr i tasuna (DI, rng /I-tan, eta 2S°C-tako tenpera-

turan neurtzen da.

Disolbatzen d i ren sol idoak aldatugabeak gera dai tezke

(iodoa alkoholean) edo ioiez disozia da i tezke (sodio su l f i toa uretan) , baina kasu b ietan esandako oreka ematen da.

Demagun, 1 -a alkoholean disolbatzen dela, oreka lortzeko 2

I solidoa soberan izan behar da. Oreka honelaxe adieraz daiteke: 2

4' I2 (solidoa) + I2 (disoluzioan)

"2

VI eta V berdinak izanik. 2

Kasu honetan iodoaren molekulak sare k r i s ta l ino t i k eta

elkarrengandik aldenduak geratzen d i ra , aldaezinak izanik .

Beste substantzia batzuk uretan disolbatzerakoan, beraien

ioietan disoziatzen d i r a . Substantzia hauei elektrol i t ikoakesaten zaie,

e lekt r iz i tatearen eroaleak ba i t d i ra ; NaCl uretan disolbatzerakoan:

H2° + NaCl - Na (aq) + CI- (aq)

disoluzioar

eta CI- ioiek ez dute e lka r rek iko zer ikus i r ik . Baina

1 gehitzen bazaio:

KC I +

K (aq) + CI- (aq)

CI- ioiak, bai NaCI-tik datozenak eta ba i KCI-tikoak,guz-

t i z berdinak d i r a eta ez d i ra e lkar nabaritzen.

Lehen ikusi d i tugun substantziak, hots, AgCI ,Ag2S,BaS04

eta HgS elektrol i to ahulak d i ra, hau da, disolbaturiko molekulak da-

gozkien ioiez i a disoziatugabe daude:

Lehen esan denez, kasu batzutan gatzen disolbagarritasu-

na aurresatea oso zai la da, baina arau enpir iko batzuk eman dai-

tezke uretan cJatzen disolbagarritasuna, gutx i gora behera, jakin

dezagun :

Di sol bagarr iak

NO- (nitratos) 3

~ 1 0 ; ( p e r k l o r a t o a )

~ 1 0 3 ( k l o r a t o a )

CH COO- ( a z e t a t o a ) 3

C.1- ( K l o r u r o a )

~ r - (bromuroa)

1- ( i o d u r o a )

N ~ + . L ~ + , K + e t a

NHi-en gatzak

Sal buespenak Disolbaezinak

- - - - - - - - OH- ( h i d r o x i d o a )

cu+. H ~ ~ + . I I + . P ~ ~ + . ~ g + coi- (Karbonatoa) Hg12.BiC1 3

Sal buespenak

2+ 2+ 2+ A lka l inoak .Ca ,Sr ,Ba

A l k a l i n o a k , l u r r a l k a l i -

noak e t a NH+ 4

A lka l inoak ,H+ e t a NH;

A lka l inoak .H+ e t a #M:

- - - - - - - - 3- ASO,, ( A r t s t n i a t o a ) A l k a l i n o a k

Horrela hauspeakin batzuk aurresan dai tezke, adibidez,

bar io kloruroak eta sodio sulfatoak erreakzionatzerakoan:

c I - eta K+ ioiak "behatzaileak" d i ra , hau da, erreakzioan

ez dute par ter ik hartzen.

8.2.- KONPOSATU ION l KOEN D ISOLBAGARR ITASUNEAN ERAG l TEN DUTEN

FAKTOREAK.

6.2.1 .- Solbatazioa.

Solidotik datozen ioiek eta disolbatzailearen mcelekulek

elkar topo egiten dutenez gero, konposatu ionikoak disolbatzen d i ra;

konposatu horientzako disolbatzailerik onena ura dugu, uraren egitu-

r a rnolekularra berezia ba i t da.

Uraren jokaera dipolo elektr iko t x i k i batena da, hau da,

uretan substantzia ionikoa disclbatzerakoan, dipolo elektrikoaren kac

ga negatiboek kat io ia ingururatzen dute. Hau dela eta, solutuaren

ioien arteko erakarpena txikiagotu egiten da, sistemaren egonkorta-

suna handitzen delarik.

O O Q Efektu hcni "ioien solbatezioa"

deritzo, eta disolbatzaile pola-

rretan gertatzen da batez ere.

Beste faktoreak aztertzeko ikuspuntu terrnodinamikotik

abiatu beharrean gaude, h i r u hauexek izanik: aldaketa energetikoa,

aldaketa entropikoa eta tenperatura.

8.2.2.- Aldaketa energetikoa.

LiCl l i t i o kloruroa uretan disolbatzerakoan, bero-kantitate

bat askatzen da, eta a re gehiago, batzutan disolbatzai lea iraktnean

jartzen da. Hau prozesu exotermikoa da, eta askatzen den bero-kan-

t i ta tear i , d iso lbatur iko LiCI-ren mol-kopuruarekiko er laz ioar i disolu-

zio-beroa esaten zaio.

+ LiCl (s)-Ci- ( aq ) + L i (aq) AEd = -12 Kcal/rnol.

Disoluzio-prozesu batetan, gure kasuan ere ba i , b i urrats

daudela esan dezakegu. Lehenengoan , k r i s t a l a ren sare ionikoan elkac

t u r i k dauden io iak e lkarrengandik aldendu egin behar dute; horreta-

rako, erakarpen elek trostat ikoaren indar rak gaindi tuz. LiCI-ren ka- +

suan, L i eta CI- io iak e lkarrengandik aldentzeko energi kantitate

bat ernan beharko zaio, energia k r i s ta l inoa (Ec) deritzona, ha in zu-

zen ere:

Bananduak daudenean io iak solbatatu egiten d i ra , au-

r rean esan den bezala, prozesu hau (b igar ren u r ra tsa) egonkorra

da, energia askatzen de la r i k (hidratazio-energia Eh) :

Beraz, lehenengo urratsean energia hartzen da (AEC) eta

bigarrenean askatu egiten da (AE h) .

Prozesua exotermikoa izan dadin, hots AEd negatiboa iza-

teko, honako hau bete beharko da:

Baina disolbatze-prozesuak endotermikoak izan a l daitez-

ke?.Baietza kasu konkretu batek in azal dezagun: NH4CI arnonio kloru-

roa uretan disolbatzerakoan beroa xurgatzen da; hots, AE h <<< AEC

da. Beraz, faktore energetikoa lehengo kasuan disol uzio-prozesuaren

aldekoa da, a ld iz , b igar ren kasuan kontrakoa da.

Na F 216 -21 6

LiCl 198 -21 1

NaC l 184 -1 85

KC I 167 -165

Na 1 165 -166

K 1 151 -146

Konposatu ioniko batzuren energia

k r i s ta l inoak (Ec) eta hidratazio-

-energiak (Eh) Kcal/rnol-etan.

8.2.3.- Aldaketa entropikoa.

Sistemek desorden maximorantz (entropia handitzerantz)

joateko jokaera dute. Substantzia baten disoluzioa, kasu gehienetan,

sistema ordenatu batet ik (sare k r i s t a l inoa) beste desordenatu batera

( ion ikora) pasatzea da. Faktore hau sol ido ionikoen disolbatzearen

aldekoa da. Honela izanik , LiCI-ren disolbatze-prozesua berezkoa da,

zeinetan entropia handitzen ba i t da eta enta lp ia tx ik i tzen.

Zergat ik disolbatzen da ordea NH CI-a, prozesua energeti- 4

koki kontrakoa bada?. Disoluzioaren entropia amonio kloruroaren k r i s

talarena baino askoz handiagoa delako, hau da, enta lp ia handitzen

den a r ren ( 1 .pr in tz ip ioa) , entropia a re gehiago handi tzen da (2 .p r in

tzipioa)batez bestekoa disol bagar r i tasunaren aldekoa izanik .

8.2.4.- Tenperatura.

Era x inp le batez zera esan dai teke: tenperatura handi tzen

den neur r ian k r i s t a l a ren atomoen b ibraz ioa handiagoa da, eta beraz,

ioien arteko erakarpen-indarrak erraz ga ind i daitezke. Hau da, ten-

peratura handitzean ka t io iak eta anioiak elkarrengandik aldentzeko

behar den energia t x i k i t u egiten da, substantziaren d iso lbagarr i tasu-

na errazten delar ik .

Tenperaturaren faktorea, dudar ik gabe, inportanteena da

disolbagarr i tasunean, eta ondo aztertzeko b i aspektu bereiztu behar

d i tugu:

1 ) Kr is ta laren egonkortasunean eragiten di tuzten faktoreak.

2 ) lo i h idratatuen egonkortasunean eragiten di tuzten faktoreak.

Lehengoei so egin ik , izakera kobalentea handi tzen den

neur r ian d iso lbagarr i tasuna tx ik i tzen da. NaCI , sodio kloruroa, ure-

tan oso d iso lbagarr ia da konposatu ionikoa ba i t da, ba ina CdS Kad-

rnio sul furoan, Cd eta S-ren arteko lo turaren izakera kobalente sama-

r r a denez gero, bestea baino gutxiago disolbatzen da (atomoen arteko

elektronegatibotasun-diferentzia tx ik iagoa da) .

Bigarrenei dagok ienez, ka rga handia eta masa txik ia,

hots, karga-dentsi tateak handiak di tuzten ioiek hidratatzeko jokaera

dute eta beraz, d iso lbagarr i tasunaren aldekoak d i ra . Baina beste

aldet i k , io i hauen arteko erakarpen-indarra handia denez gero,disol-

baga r r i tasuna neketsua egi ten da.

Ondoko eskeman disolbagarr i tasunaren gehipena tenperatu-

ra rek iko i rud ikatzen da:

8.3.- D I SOLBAGARR I TASUN-B I DERKADURA.

Nahiz eta gatzak disolbaezinak izan, d iso lbatur ik gabe

dagoen gatz solidoa eta disoluzioan dauden ioien arteko oreka ernaten

da.

Adibidez, AgCl zi l a r k loruroa uretan disolbaezina da,

oreka hauxe izanik :

H2° + AgCl (S ) e Ag (aq ) + CI- (aq)

Oreka hau, gatz disolbatua (guzt iz disoziatua) eta gatz

ezdisol batuaren (sol ido egoeran) artean ernaten da. Oreka heterogenoa

da.

+ Oreka ezkerrerantz desplazatur ik dago, Ag eta CI--ren

kontzentrazioek oreka kirnikoaren legea betetzen dute lar ik ; hots,ekin-

tzaren masa legea apl ikatuz gero:

Disolbatuta ba ina disoziatzeko dagoen gatzaren kontzen-

trazioa, tenperatura jakinean, konstantea da:

non Kps disolbagarritasun-biderkadura ba i t da.

Kps-a tenperaturareki k o f untzioa da, normalk i 25OC-tan

ematen de la r i k . l kus di tzagun zenbait konposaturen d iso lbagarr i ta-

sun-biderkadura 25OC-tan :

Ag CI

Baso4

cus

HgS

PbS04

Al (0Hl3

SrC03

PbS

EaF2

Zer esan nahi d u ondoko adierazpenak: [A~+ICII < Kps?.

Ea, ez dagoela orekar ik , d isduz ioa ez dago asetur ik eta beraz ez

da hauspeakinik sortuko.

Aldiz, [A~+][cII) > Kps adierazpenaren esangura hauxe da:

disol uzioan ioien kontzentrazioa orekar i dagokiona ba i no handiagoa

dela, eta beraz, ioien sobera hauspeatu egingo dela oreka lor tu ar-

te; hau da, gatza hauspeatu egingo da. Disoluzioan konposatu disol-

baezinak eratzen di tuzten ioien arteko erreakzioei heuspeatze-erreak-

zioak der i tze.

E t a adierazpena [A~+][cI-] = Kps denean, disoluzioa asetua

dagoela esan nah i da.

Gatzak honako tankera hau badu: AB2, Kps-a hauxe du-

g u :

Kps-ren bal ioak t x i k i ak direnean, orekan ioien kontzen-

trazioak oso baxuak d i r a eta beraz d iso lbagarr i tasuna oso txikía

da. Kps-ren bal ioak ezagutuz gero disolbagarr i tasuna ka l ku la daite-

k e eta alderantziz:

+ AgCl (S) Ag (aq) + CI- (aq)

D D

8.4.- 10 1 AMANKOMUNAREN EFEKTUA.

Demagun, berr iz , ikas i tako oreka:

+ Bai Ag -ren kontzentrazioa edota CI--rena a ldatzen badi -

r a , orekaren posizioa a ldatuko dela erraz u le r daiteke, batzutan ez-

kerrerantz desplazatuko da (hauspeatu egingo 1 i tzateke) eta besteetan

eskuinerantz (d iso lbatu egingo l i tzateke).

Horrela, disoluzio honi CI- i o ia eransten badiogu (NaCI

eran, adibidez) oreka eskerrerantz ler ratuko 1 i tzateke oreka lo r tu

arte. Sodio k lo ru roa disoziatzean, k lo ru ro ioiaren gehipen bat lortuko

genuke sisteman:

+ NaCl e da + CI-

Eta Ka konstantea denez gero, [cI'] ere gehi t u egingo da

eta ( ~ a 2 gu t x i tu. Beraz, z i l a r k lo ru ro gehiago sorrerazten da. Gauza +

bera gertatzen da Ag io ia eranstean (AgN03 eran) . Baina, bet i

[~g'] [C17 = KpS berdintzak konstante i raun behar du.

Gatz d i solbaezinaren disoluzio asetuari , io i amankomuna duen

beste disol uzioa eransterakoan, hauspeakina agertuko da. Edo beste

moduz esanda, gatz disolbaezinak disolbaezinago bihurtzen d i r a ioi

arnankornunaren presentzian.

Efektu hau oso e rab i l i a da Kimika Anal i t ikoan io i bat

erabat hauspeatzeko; lehen esan dugunez, disoluzio batetan ioiak

hauspeatu nahi bad i ra , AgCI-ren eraz, c l--ren sobera bat erantsi

besterik ez da egin behar, eta honela disoluzioan p rak t i kok i ez d i ra + . .

Ag toiak geratuko.

8.5.- HAUSPEAK l NEN D ISOLBAKETA.

DisoI baga r r i tasuri-oreka orokorki honelaxe idatz dezakegu:

~ o l a b a i t A+ edo B--ren kontzentrazioak gutxi tzen baditu-

gu, oreka eskuinerantz ler ratuko da, AB hauspeakina edo zat i bat

disolbatuko delar ik .

B- anioiak kentzeko e ra r i k onena azido sendo bat erans-

tea da, eta horre la oso gu tx i d isoz iatur ik dagoen AH azido ahul bat

eratuko da.

Azido sendo bat gehituz ( HCI , H2S04,. . . ) hidroxido, sul-

furo, k a r h n a t o , . . .etabarren hauspeakin asko disolba daiteke. Azido

hauen protoien, OH-,S~-,CO? anio iek in konbina daitezke, ura, H$

edo H2,CO3 ... azido ahulak eta oso gu t x i disoziatuak eratuz.

Sar dezagun adib ide bat : burd ina (Fe) hidroxidoaren

hauspeakina dugula, eta uretan oso gu t x i disolbatzen dena:

+ HCI gehi tzerakoan, honen H -ek eta hidroxidoaren 0~--ek

e l ka r erreakzionatuko dute H O uya eratuz. Ur hau disolbagarrita- 2

sun-orekat i k kentzen bada, oreka eskuinerantz desplazatuko da;hots,

hauspeak ina d i so lba tu eg ingo da:

Kasu honetan az ido a h u l a u r a izango l i tza teke.

Beste a d i b i d e b a t k a l t z i o karbonatoarena dugu:

Azidoren b a t gehi tzerakoan, az ido ka rbon ikoa sor tuko da,

hau da , ~ 0 3 - r e n kontzent raz ioa g u t x i tzen da eta oreka esku ineran tz

desp l azatzen 'da :

Kasu orokor bate tan:

+ AMe ( S ) + H ( a q ) - ~ e + ~ + AH

AH = Azido a h u l a

Me = metala.

Protoien kontzentrazioa, ur - ingurunetan, t a r tean a l d a

daitekeenez gero, pH-ren kon t ro la ren b idez, hauspeatze selekt iboak

eg in dai tezke.

8.6.- 101 KONPLEXUAK ETA BERAl EN EFEKTUA 0 ISOLBAGARR ITASUNEAN.

Lewis-en teor ia ren a rabera , NH amon iakoa basea da, n i - 3 trogenoaren . konpar t i t ugabeko e lek t ro i -parea az ido h a r t z a i l e ba te ta ra

+ pasa b a i t da i teke. Horrelaxe, u r a r e n p ro to i b a t h a r dezake, NH4 io i

amonioa emateko.

Trantsizio-metalen io i metal i ko posit iboek, F ~ ~ + , c o ~ + , N ~ ~ + ,

cu2+, . . .etabarrek 4s,4p eta 3d o rb i ta lak hutsak edo betegabeak di-

tuzte, eta elektroi-bikoteak ha r ditzakete, lotura berezi bat eratuz.

Lutura-mota honi koordinazio- lotura deri tzo eta eratzen d i ren subs-

tantziei koordinazio-konplexuak. Adibidez, NH amoniakoaren rnoleku- 3

lak cu2+ io iek in koordinatzeko gai d i r a ( C U ( N H ~ ) ~ ] ~ + tetraminkobre

( 1 1 ) konplexua eratuz.

Lewis-en arabera, cu2+ io iak erreakzio honetan azidotzat

par te hartzen du amoniakoaren elektroiak onartuz. Lehen aipatur iko

ka t io i gehienak disoluzioan Lewis-en azidotzat jokatzen dute eta NH3,

H~O,OH-,CI-, ... d i ren baseekin elkartzen d i r a .

Modu berean, uretan solbatatzen d i ren ani tz kat ioiek be-

netako h id ra to konplexuak eratzen dituzte, [ ~ i (H 0 ) ] 2+ hexakuonikel 2 5

( 1 1 ) konplexuaren kasua adibidez)

lo i konplexu baten izaera honetantxe datza: erd ian atomo

bat , eta honen inguruan beste zenbait molekula, io i edo atomo, erdi-

k o pa r t i ku l a inguratzen dute lar ik , koordinazio-loturaren bidez. Erdi-

k o atomoari atomo zentra la deri tzo eta inguruan dauden part ikulei

estekatzaileak (hauen zenbakia 2,4 edo 6 izan daiteke). Atomo zen-

t ra larek i n lo tu r i k dagoen estekatzai learen atomoari a t m o emailea

deritzo.

Dernagun tetraminkobre (11) konplexuaren adibidea

Atorno zentra l a kobrea da, estekatzai lea amoniakoa eta

n i trogenoa atorno ernai lea, rnolekularen koordinazio-zenbakia edo indi-

zea 4 izanik . Konplexuak, ka t io iak ,' anio iak eta molekula neutroak

izan da i tezke.

Hauspeakin disolbaezinak disolbatzeko rnetodorik erabi l ie-

na io i konplexuen eraketan datza. Hau da, io i konplexuak eratzeko

gatzaren io i ren bat dezagertu egiten da, oreka disolbaketarantz des-

plazatuta geratzen delar ik .

Demagun, AgCl zi l a r k loruroaren adibidea. Edozein pH-tan

disolbaezina da, ba ina NH -ren bidez disolba daiteke io i konplexu 3

bat eratuz. Prozesua honako hau 1 itzateke:

~ g ' (aq) + 2NH3 - - [ * ~ ( N H ~ ) ~ ] +

diaminzi l a r r a

Azken erreakzio honen oreka-konstantea hauxe dugu:

K konstante honi io i konplexuaren eraketa edo egonkorta- e sun-konstantea deri tzo.

Ke handia bada, oreka eskuinerantz dago ler ratuta, eta

hauspeakina disolbatu egingo da; hots, io i konplexua oso egonkorra

izango da.

Laborategian z i l a r n i t ra tozko disoluzio ba t i sodio k loru-

rozko disoluzio bat gehitzen badiogu, zi l a r k lorurozko hauspeakin

zur ia agertzen dela ikus iko dugu. Baina aurreko sistemari NH3 amo-

niakoaren d i sol uzio kontzentratua gehi tzen badiogu, hauspeakina de-

sagertu egiten da eta disoluzio osoa gardena bihurtzen da.

8.7.- 10 1 KONPLEXUEN NOMENKLATURA.

Aurret ik ikus i dugunez, io i konplexuak h i r u motatan sai l-

k a daitezke: an io iak, neutroak eta ka t io iak .

lo i konplexuak idazteko honako a rau hauek jarraitzen

d i r a :

1 ) Lehendabizi , atomo zentrala idazten da.

2) Gero estekatzai leak, lehenengo anioníkoak, gero neutroak eta az-

kenik kat ion ikoak.

lo i konp lexua

tzen d i r a :

1 ) Lehendabizi estekatza

adierazten da : mono-,

: izendatzeko, a ld iz , a rau hauexek jarrai-

leak, estekatzai le-kopurua au r r i z k i grekoz

bi- , t r i - , tetra-, penta-, hexa-, . . .etabar.

2) Konplexuan estekatzai le ba t ba ino gehiago ba ld i n bada, ondoko

ordenamenduaz aipatzen d i r a : anioiak, neutroak eta kat io iak.

3) Estekatzaileen izenak a r run tak -o- bukaeraz idazten d i ra : (F-)

f luoro; (CI-) k loro; (Br-) bromo; (o2-) 0x0; (OH-) hidroxo; (HS-) 2- t iolo; (S ) t io ; (CN-) ziano; (NO;) n i t ro . lzen berezikoak haue-

xek d i r a : (H20) akuo; (NH3) amin; (NO) n i t ros i lo ; (CO) karbonilo;

(CS) t iokarboni lo.

4 ) Gero atomo zentrala idazten da, eta berak duen oxidazio-zenbakia

parentesi artean eta zenbaki erromatarrez: (O, 1 , 1 1 , . . .)

5) lo i konplexua anio ia denean, atomo zentralaren bukaera -ato- da.

Adibideak: [ F ~ F ~ ] 3- hexaf luoroferratoa ( I 1 1 )

Ni ( ~ 0 ) ~ tetrakarboni l n ike la (O)

C O C I ~ ( N H ~ ) ~ , triklorotriarrinkobaltoa ( 1 11)

[ F ~ ( H ~ o ) ~ ] 3r hexakuoburdina ( I I I )

[ * ~ ( N H ~ ) ~ ] + diarninzilarra ( 1 )

Ca [ V(CN) Kaltzio hexazianobanadatoa ( IV)

[ c ~ c I ~ ( N H ~ I ~ ] CI diklorotelrarninkrorno ( I I I ) kloruroa.

K3 [ F ~ ( c N ) ~ ] potasio hexszianoburdina (

[ C O ( N H ~ ) ~ ( N O ) trinitrotriarninkobaltoa 3l [ c ~ ( N H ~ ) ~ ] (N0312 tetraarninkadrnio (1 1)

i i i )

(111)

nitratoa.

AR l KETAK

8.1 .- Ondoko terrninoak def i n i i tzazu: energia k r i s t a l inoa, solbatazio-

-energia, prozesu exotermikoa eta endotermikoa, d iso lbagarr i ta-

suna.

8.2.- Disoluzio-ekuazioa eta d iso lbagarr i tasun-biderkadura idatz i tza-

zu gatz hauentzat: ka l t z io sulfatoa, berun (1 1) kloruroa, z i la r

ioduroa, ba r i o fosfatoa, kobre (11) iodatoa.

8.3.- lo i arnankornunaren efektuak substantzia baten d iso lbagarr i ta-

sun-b iderkadura a l d a t z ~ n a l du?. Erantzuna ezezkoa bada,

zer aldatzen du?.

8.4.- Z i l a r k loruroaren d iso lbagarr i tasuna u r hutsean 1,87.10d3 g, / 1 -

-koa da. Baina u ra sodio k loruroz saturatua bada, disolbaga-

r r i tasune nolakoa izango da, handiagoa a l a tx ik iagoa?.

8.5.- Zer da io i korp lexua?. Zergat ik disolbatzen da z i l a r kloruroa

amoniako-disoluzioetan?.

8.6.- Ura oso d iso lbatza i le ona da konposatu ionikoentzat. Zergatik?.

8.7.- Konposatu ioniko baten d iso lbagarr i tasunean faktore termodina-

mikoek eragi ten dute. Azal i tzazu faktore hauek.

8.8.- Zergat ik d i r a marmola, edo ka reha r r i a azidoetan disolbaga-

r r i a k ? .

8.9.- lo-' M den potasio k loruroaren disoluzio ba t eta M den

z i l a r n i t ratoarena ne hasten bad i ra , z i l a r k lo ru roa hauspeatuko

a l da?.

Datua: AgCI-rentzat K = 1,1.10-'~ P S

8.10.- Aurreko adibidearen kontzentrazioak

l i r a , z i l a r k loruroa hauspeatuko a l

eta M-koak ba-

l i tzateke?.

8.11.- Z i l a r k loruroaren disolbagarritasun-biderkadura 25OC-tan 1,7.

-10-lo bada, 0,l M den z i l a r n i t r a to disoluzioaren l i t r o ba t i

beste l i t r o bat 0, l M den HCI disoluzio eransterakoan, haus-

peakinik eratuko a l da?.

8.12.- Zi l a r iod~rc la ren d iso lbagarr i tasun-biderkadura 8,s. lo-? da.

Aurk i ezazu gatz honen d iso lbagarr i tasuna l u r hutsean.

8.13.- Kaltz io brornuroaren disolbagarr i tasuna uretan 25OC-tan 2,O.

. rnol/l-koa da. Tenperatura horetan ,d iso lbagarr i tasun-

-biderkadura ka l ku la ezazu.

8.14.- 0.1 M den ~ ~ : - - r e n disoluzio betetan zenbatekoa izango da

ca2+-ren kcmtzentrazio rnaxirnoa?. CaCO -ren Kps = 8. lo-'. 3

8.15.- Z i l a r k loruroaren K -a 1,1.10 -lo bada, zenbatekoa izango ps

da bere disol baga r r i tasun rnolarra?.

8.16.- Bar io sulfatoarentzat d iso lbagarr i tasuna 2,3 rng/l-koa bada,

a u r k i ezazu bere d iso lbagarr i tasun-biderkadura.

8.17.- Z i l a r sul furoaren dieolbagarritasun-biderkadura bada,

a u r k i ezazu bere disolbagarr i tasuna rng/l-kotan.

8.18.- 0,002 M den t a l i o n i t r a to disoluzioaren bolurnen bat eta 0,004

M den sodio ioduroaren bolurnen berd ina nahasten badi ra, 18

hauspeakina lortpko a l da?. TII-rentzat K = 8,9.10- . P S

8.19.- 25OC-tan zi l a r k loruroaren d iso lbagarr i tasun -biderkadura 1 ,7.

-10-lo da. Aurk i tu :

a ) Z i l a r k loruroa u r huts-ean disolbatzen denean z i l a r ioien

kontzentrazioa;

b ) Disoluzio honi sodio k loruroa gehitzen bazioa bere kontzen-

trazioa 0, l M izan arte, a u r k i ezazu z i l a r ioien kontzen-

trazioa.

8.20.- O,1 M jen ka l t z io k lo ru ro disoluzio batetan ka l t z io sulfatoaren 5 diso lbagarr i tasuna aurk i tu . CaSO -rentzat K = 2,4.10- .

4 P S

8.21 .- Nola disolba daiteke ba r i o karbonatozko hauspeakina? bario

sul fatoarena ere era berdinean disolba a l l i teke?.

8.22.- Nc l a disolba l i teke z ink karbonatoaren hauspeakina?

8.23.- lzendatu eta formulatu ondoko konplexuak: [ c u ( N H ~ ) ~ ] SO4;

[ C O C I ~ ( N H ~ ) ~ ] C I ; K2 c ~ ( c N ) ~ ] ; potasio t e t r a k l o r o k ~ ~ a t o a (1 1 ) ;

hexakuonikel ( 1 1 ) n i t ra toa ; sodio hexanitrokobaltoa ( 1 I I ) .

8.24.- 1 M den arnoniako disoluzioan z i l a r k loruroaren disolbagarr i - +

tasuna aurk i tu . AgCI-rentzat K = 10-lo; Ag(NH ) -rentzat 8 3 2

Ke = 1 0 .

Estrontzio krornatoaren d i sol baga r r i tasun-biderkadura 3,6. lo-' da. Aurk i ezazu bere d iso lbagarr i tasuna.

Bar io f luoruroaren d iso lbagarr i tasuna g/lOOcc-tan eta rnol/l-tan

a u r k i ezazu.

8.27.- Kromo ( I I I ) h idroxidoaren disol baga r r i tasuna g/l00cc-tan eta

mol/l-tan aurk i ezazu.

8.28.- Magnesio hidroxidoaren d i sol baga r r i tasun-biderkadura 25OC-tan

1,2. 10-1 da. Hidroxido honen d iso lbagarr i tasuna g /1-tan a-

k i t u :

a ) Ur hutsean;

b ) Sodio h id rox ido disoluzioaren pH-a 12 denean.

- 3 29.- Berun ( I I ) ioduroaren d iso lbagarr i tasuna 1,3.10 da, disolba-

garr i tasun-b iderkadura au r k i t u .

30.- 25 ml sodio su l fa to disoluzio eta b a r i o klorurozko disoluzioa

soberan nahasterakoan lortzen den hauspeakinaren p isua 0,182

g-koa da. Sodio sulfatoak disoluzioan duen molartasuna au rk i -

tu.

3 0,001 M den z ink k l o ru ro disoluzioaren 150 cm -ak 0,001 M 3

den sodio h id rox ido disoluzioaren 50 cm - tara gehitzen d i r a , -4

z ink h idrox idoa hauspeatuko a l da?. SS = 1,8.10 (Mg(OH)2)

32.- Magnesio k l o ru ro disoluzio akuosoari sodio h idrox ido disoluzioa

gehi tzerakoan, hauspeakin zu r ia eratzen da. Ondoren, azido

k l o r h i d r i k o disoluzioa sehitzen bada, hauspeakina disolbatu

egi ten da. Prozesu bietan gertatzen d i ren erreakzioak idatz i

eta azal i tzazu.

9, - H IDROGENOA, N ITROGENOA E T A BERAUEN KONPOSATUAK

9 . 1 .- HIDROGENOA.

9 . 2 . - NITROGENOA.

9 . 3 . - AMONIAKOA.

9 . 4 . - A Z l D O N I T R I K O A .

tii drogenoa elernent u beza la , X V l l .mendearen hasieran izan zen de-

tektatua ,zeribai t azido eta rnetalen arteko erreakzio-produktu gisa. Eta Ca-

vendish izan zen 1787.urtean hidrogeno izena "uraren sortzai le" eman ziona.

Hidrogeno-atornoa ezagutzen den xinpleena da,protoi ba t nuii leoan

eta bere inguruan elektroi bakarrez osatur ik ba i t dago.Hidrogenoaren b i

isotopo ezagutzen d i r a ,deuterioa eta t r i t ioa,zeintzu cso proportzio t x i k i tan

agertzen ba i t d i r a naturan.Exist i tzen den hidrogenoaren %99,98a hidroge-

no elernentala edo protoia da,deuterioa %0,02 proportzioan dagoelar ik eta

t r i t ioaren kan t i ta te inf in i tesirnalak bester ik ez d i r a aurkitzen.9.1. taulan

isotopo hauen zenbait propietate ikus daiteke.

9.1.TAULA: Hidrogenoaren isotopoak

Masa atomikoa, amu

Baina tau la per iodi koan ezartzeko orduan zenbai t zai l tac.un ager-

tzen d i r a .Bere egi t u ra elektronikoa kontutan hartzen badugu ,a rg i dagc'

bai a l k a l inoen eta ba i ta ere halogenoen fami l i a n i p i n da i tekeela:bei-e kan-

poko mai l a elektronikoan e lekt ro i baka r ra duelako a l ka l i no bezala kontsi-

dera da i teke, ba i na bestalde,gas noblearen (HE) eg i tu ra hartzeko elektroi

bakar ra fa1 ta zaionez, halogeno bezala ere h a r da i teke.

Izozte-puntua ; O C

Irakite-puntua;OC

Nukleoaren egonkortasuna

Beraz, zein fami l i a tan sar tu? Ez batean ez bestean,zeren bere

ionizazio-energia metal a l ka l inoena ba ino b i b ide r handiagoa ba i t da gc.-

txienez,eta bestalde,bere a f in i ta tea halogenoen laurdena besterik ez dela-

ko. Hidrogenoa ez-metal baka r ra da.

'H edo H

Protoia

1,0078

-259,l

-252,7

Egonkorra

'H edo D

Deuterioa

2,0141

3~ edo T

T r i t i o a

3,0160

-254,4

-249,6

Egonkorra Ezegonkorra

9.1.1.- Lorbidea.

Lurrean, oso hidrogeno gutx i aurk i tzen da bere oinarrizko

eran: zenbait gas bolkanikotan eta atmosferan zertxobait, guztira

%0,0001 baino gutxiago. Baino gure planetako atrnosferan nahiz eta

i a hidrogeno askerik ez eson, bera da unibertso guztiko elernenturik

ugariena (eguzkiaren rnasaren <7075-a hidrogeno askea da adibidez).

Hidrogenoaren konposatuak a ld iz oso ugariak d i ra lurrean.

Konposatu organiko gehienak hidrogenoa dute (azukreak, zelulosak,

koipeak, ikatzak, gas naturalak, gesolinak,. . .). Eta ura, konposatu

ezorgani koa, da hidrogeno-konposatu ugariena lurreen.

9.1.1/1.- Laborategian.

Hidrogenoa oso erraz lor dai teke laborategia, azido sendo

eta metal aktiboen arteko erreakzioen bidez. ( Ikus 9.1 . i rudia) .

hidro genoa

.kurio

1 9.1.- I rudia: Laborategiko hidrogenoaren

lorbidea.

Azido su l fu r i ko eta k l o rh i d r i ko d i l u i t uak d i r a gehienbat

erabi l tzen d i renak. Metalen artean, z inka, aluminioa, burd ina r t a

rnagnesioak d i r a erab i l ienak.

Metal aktiboenak ( a l ka l ino eta l u r r a l k a l inoak, Be eta Mg

ezik) u ra rek i n bor t i zk i erreakzionatzer dute, hidrogenoa askatuz.

Sodioak, potasioak, n ib id ioak eta zesioak ha i n bor t i t z

erreakzionatzen dute, kontu asko izan behar dela hau aurrera era-

rneterakoan, zeren hidrogenoak su ha r ba i t dezake askatzen den be-

roaz. Kaltzioak eta l i t i oak makalago erreakzionatzen dute u ra rek in .

9.l.l/2.- Indust r ian.

Nagusiki h i r u d i r a gaur egun h idrogenoa kornertzialk i er-

diesteko erab i l tzen d i ren rnetodoak: ur-gasarena, lur r ina/h idrokarbu-

roena eta uraren h id ro l is ia .

L u r r i n a coke beroaren ga in pasarazten denean, karbono

rnonoxidoa eta hidrogenoa lortzen d i r a .

Karbono rnonoxido eta hidrogenoaren nahastear i "ur-gasa"

der i tzo eta fue1 bezala e rab i l d ~ i t e k e , b iak erregaiak c!irelako. Hi-

drogeno pu rua lo r tu nahi bada, nahastea l u r r i na rek i n tratatzen da,

ka ta l isatza i le baten aurrean, karbono rnonoxidoa karbono dioxidora

oxido zha l izatekc.

ur-gasa

Ondoren , gasen

H20 - COZ + 2H2

nahastea pres ioan dagoen urarenga in

pasarazten d a ka rbono d iox idoa ezabatzen d e l a r i k .

L u r r i n a - h i d r o k a r b u r o e n metodoa:

Hidrogeno asko erdiesten d a g a u r egun komer tz ia l k i , lu-

r r i n a e ta h id roka rbu roen nehaste b a t n i k e l k a t a l i s a t z a i l e baten gain

pasaraz i z , t enpera tu ra a l tue tara . Metanoaren k a s u r a k o gertatzen den

er reakz ioa ondoko h a u da:

Ni CH4 + 2H20 - C02 + 4H2

beroa

Hidrogenoa eta karbono d iox idoz osatu tako nahastea goian

a ipatzen den beza la bere i z da i tezke.

. Uraren e lek t ro l i s i a :

Hi drogenoaren i t u r r i r i k emankorrena u r a denez, metodo

h a u l i tza teke onena, h a i n ga res t i a ez bz l i tz. Ura deskonposatzeko

b i d e r i k egok ienetakoa, a u r r e t i k az idotua i zan den u r a r e n g a i n kcr rcn

te e l e k t r i k o a pasaraztea da (9 .2 . i rud ia) . Gertatzen d i r e n erreakzioak

honako hauek d i r a :

e r redukz ioa: 2 [ZHf + 2e- - n 2 ( g j +

ox idaz ioa: Z H ~ O ~ C ) - O2 ( g ) + 4H + l e -

k o r r o n te e r reakz io orokor ra : 2H20 (1). - 2H2 ( g ) + O2 (g)

e lek t r i koa

36 g . u r , h idrogeno e ta oxigenoan desitonposa tzeko korron

te e lek t r i koa ren b idez, 572 k J i n g u r u behar d i r a , energ ia asko eta

prozesü h a u guz t i z gares t i tzen duena. Halaz ere, metodo hau nahiko

e r a b i l i a da, lo r tzen d i r e n hidrogeno e ta oxigenoak oso pu ruak dirc-

lako.

9.2.Irudia: Uraren e l e k t r o l i s i a

9.1.2.- Propietate f is ikoak.

GLS bat da, kolore eta usain gabea. Gorputzik ar inena

da: a i rearek in kcmparatuta, bere dentsi tatea 0,07 g/cc da. Zenbait

metal i ragaten d i tu , bu rd ina adibidez. Hidrogenoa l ik idotzea oso zai-

l a da: -240°C-tan du bere tenperatura k r i t ikoa; -253OC-tan i r a k i ten

du egurats-presioan; -25g°C-tan sol idotzen da.

Beroaren eta e lekt r iz i ta tearen eroalea da; zenbait metalek

aisa adsorbatzen dute hidrogenoa, paladioak batez ere (m i la a ld iz

zurgatzen du bere bolumena hidrogenotan) .

Oso errekorra da, eta kontu asko ukan behar da berare-

k i n lan egiterakoan.

9--2. TAULA: Hidrogenoaren zenbai t konstante f i c i ko

Fusio-puntua -259OC Tenperatura k r i t i k o a -239,g°C

Irakite-puntua -252,7OC Presio k r i t i k o a 13 atrn

Dentsitate ( l i k i doa ) 0,071 g/cc Disolbagarritasuna %2,15 (bolume

Fusio-entalpia 28 cal/rnol (ba ld in tza normaletan) nean)

Disoziazio-energia 103,2 cal/mol Baporizazio-entalpia 218 cal/mol

9.1.3.- Propietate kimikoak.

Hidrogenoak h i r u e ra ta ra erreakziona dezake, b z i bere

e lekt ro ia ga lduz edota beste elektroi bat berreskuratuz edota berc

e lekt ro ia konpar t i tuz, lo tura kobalente ba t osatuz.

I küs dezasun o ra in bakoi tzarer. probabi l i tatea:

Hidrogenoak bere e lekt ro ia galtzen duenean, protoia bes- +

te r i k EZ da gelditzen, H osatur ik, oso eze,gonk~rra, t r a~ t s i t o r i ok i

bester ik agcr ez daitekeena (deskzrga elektr ikoetako hodietan: edota

oso tenperatura a l tuetara ( izarretan) , zerer , proto ia eratzeko behar

den ionizazio-enercia oso hznclia b a i t da :

Hidrcgenc.ak h id ru ro io ia H- eratuz ere erreakzionc. deza-

ke. Baina honen elektroaf ini tatea oso t x i k i a denez (73 kJ/mol) oso

elektroposit iboak d i ren metalekin bester ik ezin du erreakzionatu (io-

nizazio-energia tx j k i koek in ) , ha la nola a l ka l i no eta lurralkal inoekin,

hauek berer elektroiak oso erraz eman ba i t d i tzakete. Horela lortu-

tako konposatuak ionikoak d i ra .

Halaz ere, konposatu ionikoak ez d i r a ugar iak eta nahiko

ezegonkorrak gainera. Urarek in bor t i zk i erreakzionatzen dute hidro-

genoa askatzer: de la r i k .

Hidrogenoak ez-meta lek i n ere erreakziona dezake lotura

kobalenteak sortyz. Lotura hauen .eraketa terniodinarnikck i faborage-

r r i a de kasu gehinetan ( i kus 9-3.taula).

S 3 . T A U L A : Zentai t konpcsatuen formazio-energia askeak.

Haiaz ere, erre.akzio hcuek oso mantsoak izaten d i r a ge-

hienetan, (kont ro l z inet ikoa) hidrogenoaren H-H lo tura oso sendca

cielako eta hau puskctzea oso za i la b a i t da. Baina lo tura hor i € t e n

ondoren erreakzioa oso azkar ra bihurtzen da, zenbait kac.utar leher-

g a r r i a i zan ik .

Honela, f luorcak oso bor t i zk i erreakzionatzen du h idrocc-

noarekin g i r o tenperaturara. Hidrogeno eta kloroz osatutako nahastea

egonkorra da i lunpean, ba ina rahasteak C12 moleküla pcaskatzeko

enr rg ia ha ina hartzen badu edota Pt, Pd edo Ni brzalakc; ka ta l i so -

tza i le baten aurrean badago, erreakzioa bat batean gertatzen da.

H2 + F - (HF)2 b H R = -128,8 Kcal

H, + C12 - 2HCI A HR = -44 Kcal ',

Hidrogenoak a f in i ta te handia du oxigenoarekiko ere, ba i -

na erreakzio hau aL:rrera eramateko ka ta l i sa tza i le bat b t h ~ r da ( p l a

tinozko be lak ia ) .

2H2 + O2 - 2H20 b H R = -127,6 Kcal

Oso izaera erreduzi tzai lea duenez, metal puruak eta

hü~ ien eta hidrogenoaren harteko konbinazioak lortzeko erab i l tzen da.

Sufre, n i trogeno eta artsenikciaren oxidoak erreduzi t u egi-

ten d i tu , ez-rnetalak askatuz. Hauxe bera gertatzen da kobre eta be-

r u n ox idoek in ( I k u s 9.3. i r u d i a ) . B u r d i n a e ta be re ar i tzeko cxidcetan

e r r e z k z i o i t z u l g a r r i a k i k u s t e ~ c l i ro .

9.3. I rudia: kobre (11) oxidoaren erredukzioa hidrogenoaren bidez.

E r a berear;, h id rcgenoa e r reakz io o r g a n i k o askotan e r a b i l

t zer d a e r r e d u z i t z a i l e beza la , Pt, Pd edo Ni k a t a i i s a t z a i le tza t erabi-

l i z .

9.1.4.- E r a b i l kun tza .

L ~ h r : n g loboak p i iz teko e r a b i l tzen zen hidrogenoa. Gaur

e g m g a r r a ~ t z i h a n d i a d u i n d u s t r i a n . Arnoniakoarer d tn tes ian (%42)

eta pet ro l ioaren e r re f ina tzean (z38) e r a b i l tzer. de erdiesten den h idr?

geno gehiena. Beste %2O-a, rneta lurg ian eta e l i k a g a i e r n ia i ranketan

gastatzen d a batez ere. Etork izunean, e ta hidrogenoaren e rab i lpen-

-eremua zaba l tzen a r i denez (e rab i lpen zeroespaz ia lak) honen eska r ia

hand i tzen joango de la ~ r g i dago. Bestalde, pe t ro l ioaren eska r ia de la

eta, h i d r c ~ e n c ~ a r pentsa 9enezake gu re etork izunerako er reca ien o ina-

rri beza la .

9.2.- NITROGENOA.

D.Rutherford-i (1772) leporatzen za io n i t rocenoaren e u r k i -

kundea. Elementu honen n i trogeno izena %itronii ( ga tzua ) hi tz greko-

t i k d z t o r ; n i trcgenoa ho r ren osagai b a t b a i t dc . Lavois ier-ek "azoe"

de i tu z i o (a-zon, b i z i r i k gabe) , ha rnaske ta rako b a l i o ez duelako.

Sisterne per iod ikoko PA ta ldeko elernentu b a t da. Honek i n

batera , fosforoak, a r t se r i koak , antirnonioak eta bismutoak osatzen

dute ta ldea.

Nabiz e ta ta ldeko elernentu guzt ien kanpokc kcn f i gu raz io 2 3 e lek t ron ikoa be rd ina i zan ( 5 ) , d i f e ren tz ia r a b a r i a dago n i t rogenoa

eta bere ta ldeko beste elen;entuen ar tean. Hauek ba len tz i geruzan

lo tu ra kobz lenteak e r a dezaketen d o r b i t a l hu tsak d i tu r te . Ni troge-

ncak a l d i z , ez d u d o r b i t a l i k , be re ba len tz i geruza n=2 delako. Hau

dela eta, n i trogeno eta bere fami l iakoen a r teko jokaera k i rn ikoa oso

ezberd ina gertatzen da zenbai t pun tu tan , au r re rago i k u s i k o d u ~ u n

beza l a.

9.2.1 .- Lorb idea.

Ni trogenoa a i r e a n a u r k i tzen da, guzt i zko mecaren %75,6-a

eta bolurnen to ta la ren %78-a osatzen d u e l a r i k . Minera le tan, n i t ra toe-

tan e ta g c t z amoniaks tuetan ere au rk i t zen d a (%0,0046), b a i eta b i -

z idunen ehunetako albuminoide-mater ietan.

9.2.1/1.- Leborategian.

Nornialki oso nitrogeno gu tx i lortzen da laborategian be- +

harrezkoa gertatzen ez delakci. Halaz ere,amoniakoaren edo NHq ioien

ox ida i ioz lor daiteke. Adibidez kobre (a) oxido beroaren gain E.mo-

niakoa pasaraziz:

Era berean, amonio n i t r i tozko disoluzio akuoso bat bero-

tuz lor daiteke:

Edota d ik r~ rne~toaren oxidazioaren bidez:

9.2.1/2.- Indust r ian.

Indust r iak a i re t i k lortzen du nitrogenoa, a i r e likidoaren

d i s t i lazio zat ikatuaz. Nitrogenoaren iraki te-pcintua oxigenoarena bai-

no baxuagoa denez, lehenbiziko d is t i la tuko duen produktua bera izan

go da.


Nitrc+genc, elernentalak ez du ko lorer ik , ez usai r ik , ez za-

porer ik. 0,97 du dentsitatea airearekiko. Lik idctzeko za i la da. Bere

fusio-puntua -210°C da eta i r a k i te-puntua -195OC da egurats-presio-

an.. Ez da oso d iso lbagarr ia : l i t r o bat uretan, O°C-etan, 23 cm 3

nitrogeno disolbatzen d i ra .

9-4.taulan nitrogenoaren zenbait konstante agertzen dirai

9-4. TAULA: Ni t rogenoaren konstanteak

Z zenbaki atomikoa 7 Fusio-puntua -210°C

Iraki te-puntua Konf igurazio e lek t ron ikoa 1s 2s p -195,a°C

Formula molekularra N2 Tenperatura k r i t i k o a -147.5OC

Isotopo egonkorrak ':N, '3 Pres io k r i t i k o a 33.5atm. o

Pisu atomikoa 14,008 Er rad io kobalentea 0.74 A

E lek t ronegat ib i ta tea 390 Ion izaz io-potentz ia la 335Kcall m01

9.2.3.- Prop ie ta te k im ikoak .

Ni t rogenoaren prop ie ta te k i m i k o ga r ran tz i t suena bere gel-

dotasuna da; tenperatura b a x u t a n n i t rogenoak ez d u i a ak t ibo tasun

k i rn ikoak. Honen a r r a z o i a zera da, n i t rogeno elementala l o tu ra h i r u -

ko i t z oso bo r t i t ez osa tu r i ko moleku la diatomikoen e ran , N ,ex is t i tzen 2

dela. Eta l o t u r a h a u hausteko behar den energ ia oso a l t u a da,

AHodis=225,8 Kcal/mol h a i n zuzen.

Hau de la e ta , n i t rogenoak oso tenperatura a l tue tara bes-

te r i k ez d u erreakzionatzen. Adi b idez, n i trogenoak hidrogenoarek i n

er reakz ionatzerakoan , amoniako erdiesteko, oso b a l d i n t z a gogorrak

behar d i r a . Tenperatura 500°C ingu rukoa iza ten da e ta 200-etik 1000

atrn- tarainoko pres ioa e rab i l i behar da. Ni trogenoak oxigenoarek i n

er reakz ionatzerakoan , bere ox ido dezberdinak lor tzeko, oso tenperatu-

r a a l t u a k (lOOO°C i n g u r u k o a k ) , eta p res io a l t u a k ere behar izaten

d i r a zenbai t kasu tan .

Nitrogenoa e lek t ronegat iboa denez, oso e lek t ropos i t iboak

d i r e n meta lek in konb inatzen da, n i t r u r o a k emateko:

6 L i + N 2 2 L i3N g i ro- tenperatura

Karbonoarek i n ere erreakziona dezake karbona

aurrean, z ianuro bat emanez

ten

Na2 C03 + 4C + N2 L 2 NaCN + 3 co t

Karbonoa izan beharrean ka l tz iozko konposatu bat baldin

bada, ka l t z io zianamida lortzen dugu, ka l t z i o karburo t i k prestatua

9.2.4.- Erabi lkuntza.

Ni trogenoak ez du berez, zuzenean, i a inolako erabi lkun-

t za r i k ; gauza ezaguna da zenbait bonb i la tako atmosfera geldoa lort-

k o erabi 1 tzen dela. Era berean, laborategian erabi l tzen da oxigeno-

r i k gabeko erreakzioak egin nahi direnean.

Bai na gar ran tz i handia d u bere konposatuen sintesirako;

hots, amoniakoa, azido n i t r i koa , n i t r a to eta n i t r i toak lortzeko.

9.3.- AMONIAKOA.

9.3.1 .- Lorbidea.

Amoniakoa dugu, azido n i t r i koarek in batera, konposatu

n i trogenatu gar ran tz i tsuena.

Naturan l i b re aurk i tzen den gehiena b a i anirnali bai lan-

dareen materia organikoaren deskonposaketan askatzen dena da. Kon-

binatua, mineral askotan a u r k i tzen da. Airean oso kan t i ta te txikitan

dago, euri-urak berarek i n erarnaten duena (0,s-2 mg/l )


Laborategian erabi l tzen den rnetodorik arruntena, gatz

arnoniakal baten NH3 base ahula, beste base sendoago batez despla-

zatzean o inarr i tzen da, oso e r r a r askatzen ba i t da arnoniakoa b a l d i l -

tza hauetan:

Erreakzio erabi l iena zera dugu :

Amoniakoa lortzeko beste era e r r a ra , ni t ru ro ionikoen h i -

d ro l i s ia da:

(oso erreakzio bort i tza)

Protei nak eta rnz te r ia organikoek deskonposaketa h id ro l i t i -

koez arnoniakoa ematen dute:


Sintesi zuzena (Haber-en prozesua) da gaur egungo meto-

dor ik erab i l iena.

Hidrogenoa eta n i trogenoa konbinatzerakoan bald in tza go-

gorre tan arnoniakoa lortzen da. Erreakzioa exoterrnikoa da ( 11 ,O1

kca l ) eta bolurnen-gutxitze bat gertatzen da, orekara i r is ten de la r i k .

Arnoniakoaren etekin a l tuena lortzeko, Le Chatelier-en

hastapenaren arauera, tenperatura t x i k i ak eta presio a l tuak beharko

l i rateke. Baina tenperatura baxuetara erreakzioa oso mantso gecta-

tzen denez, tenperatura a l tuak erabi l tzea beharrezkoa da. Honela,

oreka ezkerrerantz joan ez dadin, oso presio a l tuak e rab i l i beharko

d i ra .

Operazio-baldi ntza norrnalenrk , 500°C inguruko tenperatura

eta 200-1000 atrn-rako precioa d i ra . B ~ r d i n e z k o k a t a l isatzai leak era-

b i l tzen bad i ra , NH ren etekina hand i tu egiten da. 3-

NH3 9.4.Irudia: Amoniakoren lorbidea Haber-en sintesiaz.

a

Sintesian erabi l i t ako gasak ahal i k eta puruenak izan be-

h a r dute, ka ta l isatzai learen pozoadura ek id i tzeko. Amoniakoaren be-

reizketa erreakzio-nahastea hoztu eta konpresioz l i k ido tu ondoren lor-

tzen, da. Soberan gertatzen d i ren hidrogeno eta nitrogenoa erreakzio-

-ganbarara eramaten d i r a berr i ro .


Amoniakoa gas kolorgea, rningarr ia eta usain berezikoa

da giro-tenperaturara. Erraz l ikidotzen da konpresioz. Uretan oso

d iso lbagarr ia da : amoniakozko 1 150 bolumen gaseoso uretazko bolurnen

batetan disolba daiteke O°C-tako tenperaturara. Disoluzioak urak bai

nc. dentsitate baxuagoa du.

Honela, d iso luz io s a t u r a t u kcrnertz ia laren batezbesteko

dents i tatea 0,92 da, honek %20 arnoniako p i s u t a n d a u k a l a r i k . Metano-

l ak ora inc l ik u r a k b a i n o hobeto disolbatzen du. E r a berean, arnonia-

koa d i so lba tza i l e ion iza tza i lea da. Gatz asko disolbatzen d i tu ,d iso lu-

z io eroaleak era tuz . Arnoniako l i k i doa ren ezaugar r i tasun bereziena,

behar bada , metal a l k a l i n o a k disolbatzea da, u r d i n b i z i k o eta eroal-

tasun e l e k t r i k o a l t u k o disoluzioak sortuz. 9-5 t a u l a n arnoniakoaren

zenbai t konstante ernaten d i r a .

9-5.TAULA: Amoniakoaren zenbai t konstante

Urtze-puntua -77OC Presio k r i t i k o a 111 atm.

I rak i te -puntua -33OC Dents i ta tea 0,72 g / l

Tenperatura k r i t i k o a 133OC Baporizazjo-beroa 5,6 kcal/mol

L ik idotzeko duen er raz tasuna, d i so lba tza i l e - j okae ra , bere

sol ukor tasuna u re tan e ta beste zenbai t p rop ie ta te , arnoniako-rnolekula-

r e n eg i t u r a kon tu tan h a r t u r i k e r r a z espl i k a da i tezke. Arnoniakoaren

rnolekula sp3 h ib r i daz io -kasu t i p i k o b a t da. Nitrogeno-atornoaren

o r b i t a l a k honela ad ie raz d a i tezke:

Bere i rud i kapen espaz ia la 9.5. i r u d i a n agertzen dena da.

9.5.Irudia: Nitrogenoaren i rudikapen espaziala

Beraz, amoniakoaren molekula o i n a r r i t r i a n g e l u a r r a duen

eg i t u r a p i ram ida lez i r u d i k a da i teke, goi-erpinean b i ko te e lek t ron iko

aske b a t d u e l a r i k (9.6. i rudia) . B iko te h a u da , h a i n zuzen, moleku-

l a r ¡ e z a u g a r r i p o l a r r a ematen d iona e ta azken batez lehen a i p a t u r i k o

prop ie ta teak aza l tzen d i tuena.

9.6.Irudia: Amoniako-molekularen i rudikapen espaziala; Ni- trogenoaren a l tue ra o iga r r i a rek i ko 0,360 A da. N-H d i s tan tz ia : 1,016 A. H-H d i s tan tz ia : 1,645 A. Angelua c~ = 109".

Amoniakoak e ta u r a k duten jokaera be rd in t sua , beren egi

t u r a e lek t ron ikoen berd in tasunean datza. B i molekuletan gertatzen

d i r e n elkarketa-fenornenoak , h i d r a t o e ta amoniakatoen eraketa, biko-

te e lek t ron i ko askeak daudelako ematen d i r a . B i kasuetan hidrogenoa

elementu e lek t ropos i t ibo berd inez ordezka dai teke.

Amoniako l i k idoak u r a k duen mai l a berd ineko eroankorta-

sun k i m i k o a du, k=10-' Q- ' cm -' , ion izatzear i leporatzen zaiona

9.3.3.- Propietate kirnikoak.

Arnoniakoaren erreakzio kirniko gehienak ondoko h i r u ata-

letan bana dai tezke:

a ) Adizio-erreakzioak n i trogeno-atornoak duen b i kote elektroniko askea

dela kausa ematen d i ra . Bikote hor i , orb i ta l huts bat duen beste

ioi edo rnolekula batekin konpar t i tu ba i t dezake, lotura kobalente

koordinatu bat eratuz.

Talde honen barruan, amoniakoak eratzen d i tuen konposa-

tu konplexu rnetalikoak ere a ipagarr iak d i ra .

b ) Ordezkapen-erreakziotan, arnoniako-rnolekularen hidrogeno bat edo

gehiago molekula erreakzionatzailearen atornoz ordezkatzen d i ra ,

amiduroak, n i t ruroak edo arnidak lortuz

c ) Amoniakoa nah iko erraz ox ida daiteke, fenperatura a l tuetara batez

ere, ak t i b i t a t e gu tx iko metalen oxidoak erreduzi tu d i tzakelar ik .

Kata l isatza i le egokiak e rab i l i z oxido ezberdinak lortzen

d i ra .

Amoniakoa ba i C12, ba i F203, MnO edo CrO konposatue- 2 3

k i n ere ox ida da i teke, n i trogenoa askatuz. Erreakzio guzt i haue-

tan, n i trogenoak-amoniakoan duen -3 oxidazio-zenbak i t i k 0, +1,

+2, +3, +4 edo +S zenbakitara pasa daiteke, kasuen arabera.


Amoniakoak, ap l ikaz io ugar iak d i tu . Ongarr iak, azido

n i t r ikoa, pol imeroak, zuntz sintet ikoak, pet ro l io- industr ia, koloratzai

leak , papeca , koheteen errekar i a eta beste gauza askotako abiapuntu

edo b i ta r teko produktua da.

9.4.- AZIDO NITRIKOA.

9.4.1.- Lorbidea.

Naturan ez da i a azido n i t r i k o r i k exist i tzen bere egoera

askean'. Denbora luzez Chi le-ko n i t ra toa izan zen azido nitrikoaren

lehengaia. Gaur egun, honen eskar ip dela eta sintesiaz lortzen da

gehien bat, rnetodo hor i i a laborategian bester ik apl ikatzen ez dels-

r i k .

9.4.1/1 .- Laborategian.

Ni t ra to bat (NaNO gehienetan) azido su l fur ikoarek in t ra - 3

tatuz berotan, HN03 lur runak desplazatzen d i r a , eta hauek hoztuz

azido n i t r i koa lor daiteke.

NaN03 + H2504 - NaHS04 + HN03t (kontz)


Gaur egungo azido n i t r i k o gehiena arnoniakoaren oxidazio

ka ta l i t i koaz lortzen da (Ostwald-en prozesua) 800°C-tara berotutako

p la t inozko sare mehe batetat ik oxigenoa eta arnoniakoa pasarazten

d i r a . Erreakzioan askatutako beroak j a r r a i k i r o rnantentzen du bere

tenperatura horretan. Lor tu tako NO-a hoztu ondoren, eta oxigenoaren

soberaren aurrean, NO - ra oxidatzen da, zein u r beroaren aurrean 2

desproportzionatu egi ten ba i t da, HNO eta NO ernanik. HNO -a d is t i - 3 3

u r b e r o a

r t e e r a

amoniako g a s a k a t a l i s a t z a i l e a

a z i d o n i t r i k o

f o g n a z i o a - d o r r e a

9.7.1rudia: HNO ren lorbidea amoniakoaren oxidazioz. 3-

lazioz banatzen da. ( 9.7. i r u d i a ) . Prozesu honen h i r u etapak beheko

hauek d i r a :

2NH3 + - O 5 8000C c 2N0 + 3H O + 110 kca l ( 9 ) 2 ( 9 )

Pt ( g ) 2 ( 9 )

2N02 2N0(g) + O2(9) - + 12 kca l

( 9 )

3N02 ( 9 )

+ "2O(e) ( b e r o a ) - HN03 + ' Azido n i t r i koa atmosferako n i trogenoaren bidez ere lor

daiteke, ba ina b ide hau ez da i a batere e rab i l i a . Honetarako Bir-

k leand eta Eyder-en labea e rab i l i ohi da. Prozesu honetan elektrarku

bat sortzen da irnan baten b i poloen artean, honela sugarra zabal

dadin. Labean dagoen tenperatura gorenari esker (3.000°C), N eta

O konbinatu egiten d i r a :

Tenperatura 600°C-tara j a i sterakoan, NO delakoa NO2 bi-

hurtzen da. Eta hau uretan disolbatuz, kuartzozko dorre batzutatik

behera joaten da azido n i t r i koa emanez:


Azido n i t r i k o purua l i k i d o gardena, kolorgea da eta 1,54

g/c.c-ko dentsi tatea du. Bere fusio-puntua -41,3"C da, irakitekoa

ber r i z , 86 gradutakua.

Arg iak deskonposatu egi ten d u eta ondorioz NO2-zko bapo-

r e hor iska ematen d u (soluzioak ere kolore hau h a r dezake), erreak-

zio honen arabera:

Azido .sendos da eta errekar ia . Uretan eta alkoholetan

edozein proportziotan d iso lbagarr ia da, guzt iz disoziatuta aurkitzrn +

ba i t da disoluzio hauetan (NO; eta H ) .

9.4.3.- Prop ie ta te k i rn ikoak.

Azido n i t r i k o a k h i r u b i d e t i k er reakz iona dezake:

1 .- Oso az ido sendoa da. Nahiz eta egoera anh id roan egon, ko r ron te

e leket r ikoaren eroalea da. Prop ie ta te hau, honela ion iza dai teke-

l a k o i n te rp re ta d a i teke:

Beraz, baseak neu t ra l i za d i tzake (ox ido eta h i d r o x i d o

rnetal ikoak ad ib idez ) e ta ahu lagoak d i r e n azidoak ere desplaza

d i tzake.

2.- Oso ox ida tza i l e b o r t i t z a da. %20 b a i n o kontzent raz io a l t uago ba -

te tan a u r k i t z e n denean. Hotzean metal gehienak oxidatzen d i tu ,

n i t r a t o a k e ra tuz e ta n i t rogeno ox ido desberdinak ernanez.

Azido kontzent ra tua dugunean (%60), n i trogeno d iox idoa

lo r tzen dugu:

Metal erreduktoreago ba tek in . z i n k a ad ib idez, HNO d i l u i - + 3

t u a NH - ra er reduz i tzen da. 4

Azido n i t r i k o a k ez d i t u Al, Cr,, Ni eta Co beza lako rneta-

l a k erasotzen, azidoa sa r re ra eragozten duen oxido-geruza batez

e s t a l i t a au rk i t zen d i re lako . A ld iz B i ,Cu,Ag,Mg.. . bezalako erre-

dukz io-potentz ia la pos i t iboa duten rnetalak e r r a z disolbatzen d i t u .

Metal nobleak (Au,Pt , l r ,Ta) ez. d i r a ez az ido n i t r i k o ez azido

k l o rh i d r i ko kontzentratuan disolbatzen ba ina b a i b ien arteko na-

haste batetan (3: l proportziotan) Nahaste honi aqua reg ia deri-

tzo. Honetan, azido n i t r i koak , oso oxidatzai lea denez, metala

oxidatzen du urrea adibidez Au3+ egoerara,eta Au3+ eta CI- ioien

ar tean konplexu bat osatzen da erredox erreakzioa eskubirantz

desplazatzen de la r i k .

+ Au + NO; + ~ C I - + 4H30 -3[.4u~14]- + NO + H20 -

aqua reg ia

3.- Azido n i t r ikoak konposatu organikoekin ere erreakziona dezake.

Erreakzio hauek b i molalakoak d i r a , b ie tan u ra gat t ten dela-

r i k .

Kasu batean, molekula organikoaren hidrogeno-atomoak

n i t ro taldeaz (-NO2) ordezkatzen d i r a . Adibide ezagunena tolue-

noarekin gertatzen den erreakzioa da, tr initrotoluenc, edo TNT

lehergai 1 ua ernanez:

Beste kasutan, h id rox i lo taldeak n i t r a to taldez (-NO3)

ordezkatzen d i r a . Adibide gisa, g l i ze r inarek in gertatzen den e-

rreakzioa a ipe daiteke, n i t rog l i ze r ina ematen duena.

(Zein mater ial porotsu batez adsorb i tur ik denean dinamita

b a i t da) .

CH20H CHZNO3 I I CHOH + 3HN03 V CHN03 + 3H20 l 1


Koloratzai l e eta lehergaien industrian erabi l tzen da azido

ni t r ikoa. Ongarri sintetikoetan ere badu gar rantz i r ik , droga, perfume

eta beste zenbait apl ikaziotan bezala.

10, - OXIGENOA; SUFREA E T A BERAUER KONPOSATUAK ,

10.1.- 0XIGEh:OA.

10.2.- SUFREA.

10.3.- SUFRE DIOXIDOA.

10.4.- AZ lDO SULFURIKOA.

10.1 .- OXIGENOA.

C.W .Scheele i z a r zen oxigenoa a u r k i t u zuen l e h e n e n ~ o pertsona 1773.

ur tean, eta "Feuer lugt" (suaren a i r e a ) d e i t u zion. MnOL, Ca(N03)2

eta beste zenbai t konposatu k i s k a l tzerakoan l o r t u zuen. Ba ina bere

ikerkuntzak 1777.urte a r t e ez z i ren p u b l i k a t u a k i zan e ta b i t a r tez ,

1774.urtean J.Priestley-k a c r k i t u zuen, merku r io (11) oxidoa lupe in dar t su baten b idez bero tu ondoren (10. l. l r u d i a ) Lavois ier-ek a u r k i -

kuntza ba iez ta tu zuen, gas b e r r i ho r ren berezi tasun nagus iak a ipa t u

z i tuen eta oxigeno izena (azidoen s o r g a i l u a ) eman zion.

10.1.Irudia: Pr iest ley-en oxigenoaren prestakuntza; 2 HgO- 2 Hg + 02.

Sistema per iod ikoko VIA ta ldeko elementua da. Hcnekin

betera , su f reak, selenioak, te luroak e ta polonioak osatzen dute t a l -

dea .

Nahiz e ta ta ldeko elementu guzt ien kanpokc; kcmf i gu raz io 2 4

e lek t r cn i koa b e r d i n a i zan (S p ) b i p e lek t ro i desa~areka tuakd i tuz te -

l a r i k , t a l d e guz t i e tan gertatzen den bezala, d i f e ren tz ia n a b a r i a dage

oxigenoa e ta bere ta ldeko beste elerr.entu guzt ien ar tean. Oxigenoa,

bere egoera n a t u r a l e a n gas d ia tomiko b a t da. Taldeko beste elernentu

guz t i ak , a l d i z , sol idoak d i r a e ta e g i t u r a konp lexuzko konposatu be-

za la a u r k i t z e n d i r a gehienetan.

10.1.1.- Lorbidea.

Naturan ( L u r r e a ~ ) aurk i t ren den elernenturik ugariena

da (10.2. l r u d i a ) . Airearen %21 bolurnenean (%23 p isuan) oxigenoa da.

Uretan € re oxigenc, ugar i aurk i tzen da bidrogenoarekin konbinatur ik .

Animal ietan eta landareetan dauden i a konposatu organiko guztietan

ere a c r k i t ren da, proteinak gantza, karbohidratoak , b i taminak, hcr-

rnonak, entzimak, b i rusak eta bakter iak barne d i r e l a r i k . Konpctsatu

organikoetan ere aral tzen da.

beste guztiak potasioa rnagnesioa burdina k a l t z ioa soaioa aluminioa hidrogenoa s i l i z i o a oxigenoa

l

10.2.Irudia: Elementuen ugaritasuna naturan.


Laborategian oxigenoa lortzeko b ider i k erab i l iena KCIO - 3

-ren bidezkoa da, beroa eta ka ta l i sa tza i le b ~ t e n aurrean (Mn02 ge-

hienetan) (8.3. l r u d i a ) .

beroa 2KCL03 -----c 2KCI + 302

n 0 2

10.3.Irudia: Oxigenoaren prestakuntza laborategian.

Sodio n i t ra toa ere e rab i l i ohi da lehengai bezala:

beroa 2NaN03 - 2NaN02 + O2

10.1.1/2.- lndust r ian.

I ndus t r i a l k i , a i r e l ik idoaren d i s t i lazio zat ikatuaz lortzen

da i a oxigeno guzt ia . Nitrogenoak ( i rak i te-puntua -196OC) eta argo-

nak ( i rak i te-puntua -186OC) d is t i latzen dute lehenik, berauen i r a k i -

te-puntuak oxigenoarenak ( i r a k i te-puntua -183OC) ba ino baxuagoak

direlako. Erdietsi tako oxigenoa a l tza i ruzko zi l indroetan gordetzen

da 135 atrn inguruko presioan.


Oxigenoa gas bat da giro-tenperaturara bere fusio-puntua

-218,4'~ da eta i rak i te-puntua -183OC. Ez du ko lorer ik eta usainik

ere ez. Dentsitatea 1,105 g/c.c du airearekiko. H i ru egoeratan au r k i

dezakegu: rnolekula rnonoatornikoa bezala (O), diatornikoa (O2) edo

triatornikoa (03;ozono bera la )

O2 molekula da egonkorrena eta h i r u ta t i k ugariena. Oso

disoziazio-energ i a a l tua d u : 02---420 A H ~ = 118 kcal/mol Parama2

netikoa da. O molekularen egi tu ra e lekt r ikoa kontsideratzen badugu: 2

b i e lekt ro i desaparekatu d i tue la i kus dezakegu, eta honek hain zu-

zen , molekularen paramagnet ismoa aza l tzen d igu. 0- io i superoxidoak 2

ere badu paramagnetismoa, ba ina O2 molekula baino neur r i txikiago 2-

batean, e lekt ro i ba t besterik ez ba i t d u desaparekatur ik. O2 ioi

peroxidoak a ld iz ez du paramagnetismorik, elektroi guzt iak apareka-

tuak di tuelako.

Ozonoa (O3) oxigenoaren egoera alotropiko bat da. Oxige-

not ik lortzen da deskarga e lek t r i ko baten bidez edota izp i ultrarno-

reen aurrean jartzerakoan:

Extratosferan (25-30 Km a l tuera batera batez ere) ozonoa

a u r k i da i teke. Oxigenoak uhin- luzera motzeko a rg i u l tramore* absor-

batzen b a i t d i t u eta beheko erreakzioen bidez ozonoa erdiesten da:

0 + 0 2 + M - 0 3 + M M(0 ,N ,Ar,... i zan ik ) 2 2

Ozonoaren egi t u ra ondoko b i forma horien arteko erreso-

nantzi eg i tu ra dela baiezta daiteke, lotura-angeluak eta berauen lu-

zera aztertu ondoren .

Terrnodinarnikoki nahiko ezegonkorra da:

eta giro tenperaturara deskonposatu egi ten da, oxi geno rnolekularra,

O eta oxigeno atomikoa O emanik, azken honek erreakzionatzeko bes- 2 te edozer aurkitzen ez badu, berarekin erreakzionatzen du eta O 2 gehiago ematen du.

Honela, behar bada, expl ika dai teke ozonoa oxigenoa bai-

no oxidatzai le askoz ere hobea izatea. Erredukzio-potentzial norrna-

lak aztertzen baditugu, fenorneno hau argi frogaturik gelditzen da.

Ozonoa beraz, oxidatzaile botitzenetako bat da.

10-1.TAULA: Oxigenoaren propietate eta konstanteak

Sinboloa

Zenbaki atomikoa

Konfigurazioa

Pisu atomikoa

Erradio atomikoa 2-

Erradio ionikoa O

Fusio-puntua

Irakite-puntua

Ionizazio-potentziald

Elektronegatibitatea

Fusio-beroa

Baporizaizo-beroa

Potentzial standarda

Oxidazio-zenbakiak

Kolorea

Isotopo naturalak

13,61 eV

3.5 (Pauling)

0,053 kcal/at-g

0,814 kcal/at-g

02/202- 0,82 V

-2, -1, -112

Kolorgabea

Urdina (kantita-

te handitan)

160 (%99,8), 8

170 (%0,037) 8 18 80 (%0,204)


Oxigenoari balentzi geruzako orbi talak osatzeko b i elek-

t ro i f a l t a zaizkionez, b i elektroi hartzeko joera handia agertzen du, - O- oxido io ia eratuz (Ca 2+02-

adibidez) . Bestalde, desaparekatuak

dauden b i elektroi horiek elkartzutak diren b i p orbitaletan aurki-

tzen direnez, ba i b i lotura kobalente sinple (H20,CI20) edota lotura

b ikoi tza (C02,NO) era dezakete.

Oso elektronegatibitate a l tua duelako (3,5-Pauling), oso

elektropositiboak diren rnetalekin O= ioia duten oxido ionikoak erraz

era ditzake. Bcstalde, elementu elektronegatiboekin eratutako fotura

kobalenteetan, oxigenoa loturaren rnutur negatiboan aurk i daiteke,

eta -2 oxidazio-zenbakia du konposatu gehienetan. Bere elektronega-

t ib i tate a l tua dela kausa, oxigenoak oxidatzen a r i den elementuaren

oxidazio-zenbaki al tuera lor dezake.

lekula

ahula

kJ/mol

d i ra.

Oxigenoa bere buruarekin ere lot daiteke. O eta O3 mo- 2

2 aparte, peroxido taldea (0-0) era dezake. 0-0 lotura nahiko

da (142 k~/rnol ) , 0=0 loturaren h i rurena baino txikiagoa (494

) , eta beraz, konposatu hauek nahiko ezegonkorrak gertatzen

Hidrogeno peroxidoa edota u r oxigenatua dugu peroxidorik

ezagunena. Laborategian ondoko erreakzioaren bidez lortzen da:

Ur oxigenatuak oxidatzai le edo erreduzi tzai le bezala joka

dezake, aurrean duen produktuaren arabera.

Oxidatzai le bezala jokatzen duenean, zera gertatzen da:

Oxidatzai le bor t i tzago baten aurrean erredkzi tzai le bezala

jokatzen du, ha l a no la

non peroxido io ia ox idatu ba i t da:

O lo tura b iko i tzaren energia handia denez, oso egonkorra 2

gertatzen da r n o l e k ~ l a hau g i r o tenperaturara. Baina beronen ak t iba -

zio-energia pasatuz gero, i a elernentu guzt iek in erreakziona desake.

Metal a l ka l i no eta lu r ra lka l inoek in oso er raz erreakziona- 2+ =

tzen du, oxido ionikoak eratuz ( ( N ~ + ) ~ O = , Mg 0 , adib idez) . Beste

rnetalekin za i l k iago erreakzionatzen du, eta pa r t z i a l k i kobalenteak

direr, oxidoak ematen d i t u (HgO, Fe203, ... )

Lehenengo erreakzioa bort izk i gertatzen den beza la, b iga-

r rena a l d i z askoz ere mantsoagoa izaten da.

Ez-metalekin oxido kobalenteak lortzen d i r a . Halogenoekin

ez du i uzenk i erreakzionatzen, ba ina b a i karbono, sufre eta fosforoa

rek in , erreakzioa has i eta gero.

Konposatu organiko askok errekuntza jasaten du oxigenoa-

ren aurrean , karbono dioxidoa eta u ra ernanez. Errekuntza erabate-

koa ez bada (oxigenoaren eskar ia dela kausa) karbono rnonoxidoa

lortzen da. Adibidez:

13 C4HI0 +

O - 4C02 + 5H20 ; AH = -2.220k~/rnol 2

(oso ba l i o a l tua

- 4C0 + 5H20 ; C4H10 + - O 2 2 AH = -1088 kJ/rnol

(dexente tx ik iagoa

Aurrean a ipatutako oxidoek propietate hacek aurkezten

d i tuzte:

Oxido a l ka l ino eta l u r r a l k a l inoek jokaera basikoa dute,

azidoekin erreakzionatzen dutelako gatzak ernanez.

CaO + 2HCI -CaCI2 + H20

Trantsizio-rnetalen oxidoek, a ld iz , b a i jokaera azidoa bai

basikoa edota zenbait kasutan anfoteroa ere azaltzen dute:

CuO + H2S04- CuS04 + H20

Cr03 + 2KOH - K2Cr04 + H20

AI2O3 + 6 H C I 1AICl3 + 3H20

Al O + 2NaOH -2NaA102 + H20 2 3

(basikoa)

(azidoa)

1 (anfoteroa )

Nahiz eta rnetalen oxido gehienak ionikoak izan baka r r i k

a lka l ino eta l u r r a l ka l i no astunenak, eta trantsizio-metal batzuk d i r a

d iso lbagarr iak. Disolbaezintasun honen kausa io i metalikoen tarnainan

datza batez ere. lo i rnetalikoak oso t x i k i ak direnez, beren azalekci -

ka rga posit ibozko dentsitatea oso handia izaten da, eta beraz, 0-

ioiak I i o r t i zk i erakartzen d i tu . Or.dorioz, sare-energia oso a l t ua da

eta disoluzio-prozesua guzt iz za i la izaten da. Adibide gisa, BeO,

MgO, AI2O3, Fe O oxidoen kasua aipe daiteke. Guzti hau, konposatu 2 3

hauen fusio-puntu a l tuak ikus iz ere ondoriozta daiteke. Na O oxidoak 2

920°C du bere fusio-puntua; MgO oxidoak, 2800°C; AI2O3 oxidoak +

2030°C; Na , ~ g ~ + , A I ~ + ioien banan-banako e r rad io ionikoak 0,95, o

0,65 eta 0,50 A d i r a (AI2O3 guzt iz ionikoa ba l i t z 3500°C inguruko ,

fusio-puntua izango luke) .

D iso lbagarr iak d i ren oxido basikoak, u ra rek in bor t i zk i

erreakzionatzen dute, beroa askatuz eta dagozkien hidroxidoak era-

tu'z:

CaO + H20- Ca(OHI2 AH = - 65 kJ


Oxigeno purua, errekuntza bor t iza eta azkar ra behar den

zenbai t fabr ikakuntzetan erab i l tzen da nec r r i handi batean. Al tzai-

rug in tzan oxigeno asko erab i l tzen da bu rd i n fundi tuak duen karbono-

-sobera erretzeko. Medikuntzan, aeroplanotan, meatzetan eta u r az-

p i an arnasa hartzeko ere asko erab i 1 tzen d i r a oxigeno-ekipo bereziak.

L i k i d o eran, l e h e r g ~ i l u indartsuetan erab i l tzen da. Astro-

naut ikako untzi espazialetan e r rekar i bezala erab i l tzen da erregai

bo t i l o tu r i k , keroseno edo hidrogeno l i k idoarek in batera, adibidez.

Oxigenoa, bestalde, behar beharrezkoa dugu ba i pertso-

nak , ba i an imal iak, ba i landareak biz i tzeko.

10.2.- SUFREA.

Aur reb i s to r i an Ezaguna zen suf rea, b a i n a Lavo is ie r izan

zen 1777 . u r t e a r elementu beza la o n a r t u zuena.

10.2.1 .- Lorb idea.

Na tu ran su f re a ~ k c a u r k i da i teke, b a i e ra askean bai

konposatuetan. Aska tu r i k ige l tsuaren eta a p a r - h a r r i a r e k i n nahastur ik

eskua lde bu l kan tsue tan au rk i t zen da. Ha laber , Mexikoko golkoan eta

Lou is iana e ta Texas izeneko es ta tuetan, l u r r a z p i k o go rda i l u handi

ba tzu tan a u r k i t z e n da, k a l t z i t a (CaCO ) e ta a n h i d r i t a (Caso4) ize- 3 neko mehazk iek in nahastua.

Konposatuetan, meta lek in su l fu roak eta su l fa toak osatuz

a u r k i t z e n da. Su l furoetar ik inpor tanteenak hauexek d i r a : galena

(PbS), b lenda (ZnS), z inab r ioa (HgS), p i r i t a (FeS*), eta ka l kop i r i t a

(FeCuS2). Su l fa toe ta r i k , a l d i z , i ge l t sua (CaS0 .2H 0 ) eta ba r i t i na 4 2 (Baso4).

Hidrogenoarek in, h idrogeno su l fu roa (H S) formatuz aurki - 2

tzen da. Hidrokarburo-nahasteetan, b u l k a n e t a t i k i r te tzen d i ren gase-

t a n eta zenba i t u r n a t u r a l e t a n a u r k i dai tekeen gasa da.

Organismo b i z i guzt ie tan ere aur.kitzen d a sufrea, protei-

ne tan sar tzen b a i t da.

Sufrea e tek in h a n d i z ateratzeko, h i r u metodo daude:

A) Calcaron i metodoa.

Metodo honetan, eskualde bulkanikc;etan dauden l u r sufre-

tsuak a l d a p a t x o b a t e t a r p i l a t u eg i ten d i r a (10.4. i r u d i a ) , eta on-

doren e r re , su f rea e r r e k o r r a b a i t da. Erretzean sortutako beroak

ondoan dagoen su f re erregcbea l i k i d o t u egi ten du ; l ik idoa alda-

p a t x o t i k behera aba i tzen da, e ta behe a ldean b i l t zen .

10.4.Irudia: Calcaroni metodoa sufrea lortzeko.

Erreakzioak honako hauek l i ra teke:

beroa S(s) -

Metodo honetan sufrea ga ldu egi ten da, anhidr ido sul furo-

soaren forman (SO2), ba ina ez da beste e r rega i r i k erabi l tzen.

Sufre l i k idoa d is t i laz ioz pur i f i ka tzen da.

B) ~ r a k c h rnetodoa.

Estatu Batuetako sufre gehiena Louisiana eta Texas-ekci

estatuetan dago, 150 metrotik 400 rnetrotaraino sakoneran hedatzen

d i ren geruzetan. Sufre hor i lurpet i k ateratzeko baporizatu egi ten

da, Frasch izeneko rnetodoa e rab i l i z (10.5.irudia). H i ru hodi zen-

t ruk idc sartzen d i r a (handiena 20 cm. inguruko diarnetrokoa) su-

fre-geruza dagoen tokiraino. Kanpoko hod i t i k u r a sartzen da, b a i

na gainberotuta, 170°C-tan -beraz, presio handi batez joan behar

du, i r a k i n ez dezan- eta u r honek sufrea l i k i do bihurtzen du.

10.5.Irudia: Frach petodoa su f r ea lor tzeko.

Gero, barneko hodi t i k sufrea igo arazten da, uraren tenperaturaz

l ik idotuta. Horrela lortutako sufre l ik idoa b i l tegietan ba tu eta

sol idotzeri uzten da, %99,5 purutasuna ukan dezakelar ik.

C) Gas natura let ik .

Gas na tu ra la substantzia - organikoen deskonposaketaren

ondorioa da, eta substantziotan dagoen sufrearen degradazioak

azido su l fh idr ikoa ematen du. Gas hcr i k imikok i t ratatuz sufrea

atera daiteke. Bi era daude:

bata: 2H2S + O2 - 2H20 + 2s

bestea : 2H2S + SO2 - 3s + 2HO

Azido su l fh id r i ko t i k ateratzen den sufreak , beste rnetodoe-

k i n atera denarekin konparatuz, ez du i a gar ran tz i r i k .


Sufreak forma alotropiko asko d i tu. Giro tenperaturara

sufrea solido bat da, hor ia , sistema erronbikoan kr is ta l tzen dena.

Ez da uretan disolbatzen, alkoholetan za i l k i eta a ld iz , oso ondo ka r -

bono tetraklorurotan (CI4). 1 15,Z°C-tan l i k ido tu egiten da. Baina l i -

k ido tu baino lehen, 95,5OC-tan, beste kristal-sistema batera, sistema

rncnokl in ikora ha in zuzen, aldatzen da.

Sufrea, b i era hauetan, 8 atomo duen molekula z i k l i ko

bat bezala aurki tzen da (S8)

10.6.Irudia: S sufre-molekula 8

Sufre l ik idoa nahiko j a r i ako r ra da eta propietate b i tx i

bat agertzen du, biskosi tatea hand i tu egiten dela t e n ~ e r a t u r a hardi-

tzen den heinean (normalean gertatzen denaren alderantzizkoa) .Honen

kausa zera da: l ik idotzcrakoan S8 molekula z i k l ikcak hautsi egiten

d i r a eta ka te luzeak eratzen d i ra , biskositatea handituz.Era berean,

kolorea ere b iz iagotu egi ten da (hor iskat ik gor r i i lunera eta ondoren

beltzara pasatzen da ) . 190°C-tara izaten du biskcsi tate maximoa,

eta egoera honetan, nahiz eta sufre u r tua duen ontzia buruz behera

i p i n i , ez da sufre-tantar ik erortzen. Une honetan, ba t batean hozten

bada, sufre p last ikoa der i tzona lortzen da, ka te luze desordenatuaz

osatutako beira. Berotzen jar ra i tzen bada, kateak hausten hasten

d i r a eta S8 molekulak osatzen, a l d i berean biskositatea jaisten dela-

r i k i r a k i te-puntu a r te (44S°C). Bapore-eran, hasiera batean (450°C

i nguruan) S8 bezala exist i tzen da, ondoren molekula diatomiko eran

S2(10000C inguruan) eta azkenik forma atomikoan, S(2000°C).

445 Irakite-puntua S8' S6, S4 molekulak Biskositate basua Kate motzak

250 L ik ido biskosoa Kate luzeak Sn

I 170 L ik ido normala S8 eraztun l i b reak

a 115 K r i s t a l monoklinikoak d = 1'96 g/cm3 1 S eraztunak

95,5 K r i s t a l erronbikoak 8 d = 2.07 g/cm3

10.6.Irudia: Sufrearen egituraren aldakuntza tenperaturarekin

10-2.TAULA: Sufrearen p rop ie ta te e t a konstanteak.

Sinboloa S

Zenbaki atomikoa 16

Pisu atomikoa 32,064

Konfigurazioa 2 2 6 2 4 1s 2s 2p 3s p

O

Erradio atomikoa 1,10 A

Erradio ion ikoa s2- O

1.84 A

Fusio-puntua 115,34OC

Iraki te-puntua 444, 60°C

Ion izaz io-potentz ia la 10.35 eV

10.2.3.- P r m i e t a t e kimikoak.

E lek t ronegat ib i ta tea 2,5(Pauling)

Fusio-beroa 0,35kcal/at-g

~ a ~ o r i z a z i o - b e r o a 2,52Kcal/at-g

Potentz'al standarda s/s2- 0.14 V

Oxidazio-zenbakia -2 ,,+2 ; +4; +6

Kolorea. Hor ia

Isotopo n a t u r a l 32 ,,S (%98,9

ugarienak ::S (%0,54

Sufre-a tomoaren eg i t u r a elek t ron i koa zera da : 1s2 2s2 2p 6

3p6 3s2 3p4 3d0.

Ba lentz i geruzean d o r b i t a l a h u t s i k duenez, atomoaren

p e lek t ro i b a t edota E e lek t ro i b a t gora pasa da i teke, 2,4 edo 6 e lek

t r o i desaparekatu u k a n dezakee lar ik , 2,4 edo 6 l o tu ra koba lente era-

tzeko g a i d i renak .

Bestalde, e ta atomoa n a h i k o h a n d i a denez, nukleoak ez

du ba len tz i geruza b o r t i z k i e rakar tzen, beraz e lek t ronegat ib i ta te t x i -

k i a au rkez tuko d u (2,5) . Ondorioz, su f rearen lotura-.energia oxigenoa

rena b a i n o t x i k i a g o a da, beraz, -sufrearen konposatuak ez d i r a o x i g z

noarenak beza i n egonkor rak .

Balentz iako p o r b i t a l a k osatzeko b i e lek t ro i f a l t a za izk io-

nez, su f reak s u l f u r o i o iak S= e r r a z k i eratzen d i t u , ox ido io ien antze-

r a (O=). Beraz, s u l f u r o metal i koak ox ido metal ikoen antzekoak d i r a ,

b a i n a ez hauek beza in ionikoak eta batez ere askoz ere base kaska-

r ragoak S= i o i a O= io ia b a i n o base ahu lagoa b a i t da .

Atomoaren tamainarek i n zerikusia duen propietate bat zera

da, S-S lotura sinplearen energia (264 k ~ / m o l ) S=S lotura bikoitzaren

erdiarena baino dexente handiagoa dela (431 k ~ / m o l ) . Ondorioz, en-

get ikoki faboragarriagoa gertatzen da S-S b i lotura sinpleen eraketa

S=S lotura bikoi.tzarena baino.

Guzti hau dela eta, sufrea ez dela rnolekula diatorniko

bat bezala agertzen, S bezala baino, 8 atorno horiek S-S lotura sin- 8

plez e lkar tu r ik eta eraztun ez-launak osatuz, arg i expl ikatur ik gera

daiteke. Era berean, S-S loturaz eta S-S-S. Katez osaturiko konposatu

nahiko egonkorren existentzia baiezta daiteke (polisulfuroak eta bio-

-anioiak) .

Sufrearen 5-5 lotura puskatzeko behar den ak t i bazio-ener-

gia O2 eta N elementuena baino dexente txikiagoa denez, sufreak 2 oxigenoak eta n i trogenoak baino errazago erreakzionatuko du elemen-

t u askorekin (ikuspegi zinetikotik behintzat). Honela, ez-metal asko-

rek in (halogenoak, karbonoa fosforoa, . . . ) eta ¡a metal guztiekin (y tal nobleak ezik) erreakzionatzen du zuzenki.

Sufrearen erabilpen garrantzitsuenak 10.7.irudian ager-

tzen d i r a eskernatikok i .

bolbora kaloratzaileak zoiorro-hil tzailedi

10.7.Irudia: Sufrearen erabilpen garrantzitsuenak.

Sufrea a n h i d r i d o sul furosoaren i t u r r i tzat e rab i l tzen da

berez ik i (eta h a u az ido su l fu r i koa lor tzeko). Horrez ga in , ez d u in -

po r tan tz ia h a n d i r i k ; ha laz e ta guz t i z ere, bo lboraren fab r i kaz ioan

eta bulkanizatze-prozesuan e rab i l tzen da; zornorro-hi tza i letzat ere

b a i , k a r e a r e k i n (CaO) nahastu ta . Poxpoloek ere sufrea dararnate,

fosforoarekin konbinatu ta .

10.3.- SUFRE DIOXIDOA.

10.3.1 .- Lorb idea.

Naturan ez d a i a aurk i tzen, bo lkanetan e ta h i r i satsutue-

tan sa lbu.

10.3.1/1.- Laborateg ian.

Laborateg ian SO2 erdiesteko b i d e r i k errazena, azido-base

er reakz ioa da. Su l f i t o edo b i s u l f i t o batetaz a b i a t u r i k , azido su l furo-

soa ( a h u l a ) az ido sendo ez-oxidatzai le batez (HCI ,H2S04 d i lu i tua, . . . )

desp lazatur ik geldi tzen da:

10.3.1/2.- I ndus t r i an .

I n d u s t r i a l k i , su f re d iox idoa lor tzeko b i b ide daude, e ta

b i a k oxidatze-prozesutan o ina r r i t zen d i r a .

Bata, sufrearen ox idaz io zuzena da :

Bestea,sulfuro metalikoen oxidazioa (FeS2,ZnS,CuS,PbS, ... )

Bi oxidatzeok labeetan egiten d i r a , a i rean dagoen oxige-

noarekin eta 700-800°C-tako t e n ~ e r a t u r a n .

Bestalde, petrol iogintzan H S asko berreskuratzen da, zei- 2 nek konbustioz SO ematen ba i t du.

2

10.3.2.- Propietate fisi-.

Sufre dioxidoa sufrearen ox idor ik egonkorrena eta garran-

tzitsuena da ( A G ~ = -300 kJ/mol). Gasa da, kolorgea eta toxikoa,

uretan oso d iso lbagarr ia . Erraz l i k i do daiteke, bere fusio-puntua

-lO°C-takoa delako. -75OC-tan izozten da solido t x u r i baten itxura

har tuz. Gasaren dentsi tatea airearena baino b i b ider handiagoa da.

Hauetako zenbait propietatek zera adierazten dute; sufre

dioxidoa Van der W,aals-en indar ahulez lo tur iko molekula tx i k i z osa-

tutako substantzia molekular bat dela.

Nahiz eta SO2 molekul-a ondoko b i formen arteko erresonal

tz i h i b r j do ba t dela suposatu, eg i tura hau ez da guztiz zehatza,

zenbait propietate ezin ba i t d i r a eg i tu ra hauen bidez just i f ikatu.


Sufreak konposatu honefan +4 oxidazio-zenbak i a du.Beraz,

sufre dioxidoak ba i ox idatza i le ba i erreduzitzai le bezala jokatzerik

izango du.

S0 -ak ba i ox idatza i le ba i erreduzi tzai le bezala jokatzeko 2

duen joera 17~r i dela eta, ber-e buruarek in erreakziona dezake, mole-

k u l a batzcih erreduzitzen d i re la besteak oxidatzen d i ren b i tar tean.

Prozesu hor i I dismutazioa der i tzo:

Di-miitaz loa, oxidatze- eta erreduzi tze- b i erreakzioerdi tan

bana dai teke:

eta

SO2 konposatuak azidoen ezaugarr iak ere agertzen d i tu.

Alde ba te t i k , bere disoluzio akuosoak (H2S03 konposatu hipotet ikoak)

propietate azidoak agertzen d i tu :

Eta bestalde, disoluzio basikoekin erreakzionatzen du:

Erreakzio askotan erreduzitzai le bezala jokatzen du. Hala

S02 ( g ) + O2 ( g ) - s03 ( 9 )

S02 ( 9 ) + C12 (9 ) - S02 CI 2 ( 9 )

Kat io ia oxidatzai leak ere erreduzi ditzake.

Era berean, anioi oxidatzai lea ere erreduzitzen d i tu :

Oxidatzai le . bezala duen joera aipatzerakoan, H S-ren oxi- 2

dazio a ipa tu behar da bereziki , honela eskualde bolkatsuetan sufre-

-b i l teg iak exp l i ka daitezkelako, b a i H S eta b a i SO tmlkanetatik ate- 2 2

ratzen d i ren gasak b a i t d i ra .

Oso erreduzi tza i leak d i ren espezien aurrean oxidatzaile

bezala ere joka dezake:

so2 + 2 CO-S + 2 C02

eta erreakzioak jar ra i tzen badu:

Azido sulfurosoa, H2S03, ora ind ik isolatzer ik ezin izan

denez, bere existentzia zalantzan jartzen da. Baina ukaezina dena

zera da: 50:- io i su l f i toa eta HSO- h idrosul f i toa ba i exist i tzen dire- 3

la.


Sufre dioxido gehiena, dena ez esatearren, azido su l fur i -

koaren fabr ikaz ioan erabi l tzen da.

10.4.- AZlDO SULFURIKOA.

Erd i Aroan fabr ikatzen hasi zen ,su1 f a t a ferroso (FeS04,

7H 0) eta beste antzeko sulfatoetat i k , "Bitriolo-ol io" izena ernan zi- 2 tzaion hasiera batean, bu rd i n b i t r i o l o (FeS04.7H20) delako substan-

tz iaren bidez lortzen ba i t zen bereziki .

Azido honen garrantz ia adierazteko nahikoa da ondoko

datu hau: munduko produkzioa 1963 et ik 1972 era 56.730.000 tonatat ik

93.300.000 tonatara pasatu da.

10.4.1.- Lorbidea.

Azido su l fur ikoaren lorkuntzan h i r u .etapa bereiz daitezke:

1 .- SO ren lorpena. 2-

2.- SO -ren oxidazioa, SO3-ra. 2

3.- SO eta H O-ren arteko erreakzioa HsS04 erdiesteko SO -ren oxi- 3 2 2

dazioa da etapar ik garrantz i tsuena.

l kus daitekeenez, etapa hau terrnodinamikoki guztiz fabo-

r a g a r r i a da. Baina erreakzioa giro-tenperaturara egi terakoan oso

rnantsoa dela konturatzen gara. Beraz, erreakzio-abiadura handitze-

ko, tenperatura handi t u beharko da, nahiz eta honela, behar bada,

etekin gutxiagoa lortu. Era berean, ka ta l i sa tza i le apropos bat erabi-

l i z , ab iadura hand i tu eg in daiteke.

Gaur egun b i metodo indus t r ia l daude H2S04 erdiesteko,

eta b i metodo hauen arteko desberdintasun garrantzi tsuena erabi litako

ka ta l isatzai lean datza.

A ) "Berun-ganbara" metodoa.

Metodo hau azido su l fur ikoa indus t r ia lk i lortzeko lehenda-

b iz ikoa izan zen (XVl l l .rnendeakoa, Ing la te r ran) .

10.8. i r ud i an prozesu guzt i a eskernat i kok i agertzen da.

Lehenengo etapan ( I ) sufre dioxidoa, labeetatik datorre-

na, hauts-kentzaileetatik pasarazten da, eta Glover-en dorrera

sartzen . - l

Bigarrenean ( I I ) , Glover-en dorrean dioxidoa hoztu egiten

da, berun-ganbaretat ik datorren azido sulf u r i ko eta n i trogeno ox i

do nahasteekin, eta Gay-Lussac-en dorret ik datorren "nitrosa"re-

k i n . Horrela, sufre dioxidoak n i trogenoaren oxido guztiak berare-

k i n erarnaten d i t u , azido su l fur ikoa hutsa utziz, oso trinkotua

ga i nera .

Hirugarren etapan ( I I I ) , berun-ganbaretan (hiruzpalau

izaten d i r a ) Glover-en dorret i k datorren gas-nahasteak u ra gehi a-

zido n i t r i kozko nahaste batek in erreakzionatzen du:

p~ ~

t x i a i n i a

10.8.Irudia: "Berun-ganbara" izeneko metodoaren bidezko azido su l fu r ikoa- r e n lorpena.

(HNO -ak k a t a l i s a t z a i l e bezala p a r t e har tzen d u ) . 3

Azidoa eta konposatu n i trosozko nahastea Blover-en dorre-

r a eramaten d i r a , su f re d iox idoak 'bana d i tzan.

Laugar ren e tapan ( I V ) ganbare ta t i k i r te tzen d i r e n er reak-

z ionatu gabeko gasak Gay-Lussac-en do r re ra eramaten d i r a . Ber-

tan , Glover-en do r re t i k lor tzen den H SO -aren p a r t e b a t gasare- 2 4 k i n uk ipenean ja r t zen da, az ido s u l f u r i k o a k baporeak d iso lba d i -

tzan. Azido h a u konposatu n i t rosoek in (n i t rosa d e i t u r i k o nahas-

tea ) , Flover-en do r re ra b i r re ramaten da, berun-ganbareta t ik dato-

r r e n nahastearen kasuan bezala, do r re ho r re tan konposatu n i t ro -

soak e ta az ido s u l f u r i k o a bana d a i tezen, a n h i d r i d o sul furosoaren

e rag ina ren kausaz.

Metodo hau nahiko nahaspi latua da, eta. desabantaila as-

k o d i tu: garestia da, gehienbat instalazioetan, gainera lortzen

den azidoa ez da purua, artseniko, berun, selenio eta sulfuro

ugar i ba i t d i tu .

6) Wk ipen" lzeneko metodoa .

Metodo hau mende honen hasieran erabi l i zen lehendabizi-

koz, gaur egun lortzen den azido sul fur ikor ik gehiena metodo ho-

netaz lortzen da (10.9.irudia).

( a i r e a ) 01 +N1

II so, +N, + % ( a i r e a ) ro,+rq + w,+o,

labea urezko-hoztea ganbara urezko2 ganbara H2S0,, X98,5 -hoztea

10.9.Irudia: Azido sulfurikoaren lorpena "ukipenw izeneko metodoaz.

Sufre dioxidoak oso pur i f i ka tua egon behar du ka ta l isa-

tzailea poZoin ez dadin, oso garestia ba i t da. Sufre dioxidoa eta

aire-nahastea kata l isatzai le-ganbaran sartzen da b iak ikuziak

izan ondoren. Hemen erreakzio hau gertatzen da:

Gero, sufre trioxidoa azido sul fur ikoarekin nahasten da,

oleum deritzona formatuz, gehienbat azido p isoru l fur ikoa delar ik.

Azido p i rosul fur ikoak u ra rek in nahastuta oso purua den

azido su l fur ikoa ematen du:

Erreakzionatu gabeko gasak tx imin ian gora joaten d i ra .

(airearen nitrogenoa adibidez).


Azido su l fu r i ko Durua, l i k i do kolorgabea, usaingabea, 3 oliotsua eta nahiko dentsoa da (1,84 g/cm ).Bere fusio-puntua 10,3°C

da. Iraki tekoa, 290°C. H SO4-ren l u r r i nak SO3 eta H20 molekulak 2 izaten d i tu .

Uretan nahaskorra da edozein proportziotan. Prozesu hone

tan bero asko askatzen denez, kontu handiz prestatu behar den diso-

luzioa da hau.


Azido su l fur ikoaren propietate kimikoak h i r u ezaugarr i

berezi hauen ondorioz gertatzen d i r a : azido sendoa da, oxidotza i le

bor t i tza eta deshidratatzai lea.

Oso azido sendoa da lehendabiziko disoziazioan:

Baina bere b igar ren disoziazioan, b isu l fa to ioiarena ha in

zuzen, ez c i t ~ ha in azido sendo bezala jokatzen.

Beraz, azido sendoen erreakzio t i p i ko guzt iak aurkezten

d i t u :

eta a l k a l i soberarekin:

2- Azidoa guzt iz neutral tzen denean sulfatoak (SO ) lortzen

4 d i r a , ba ina pa r t z i a l k i neutral tzen denean, su l fa to azidoak (HSO~)

erdiesten d i r a .

Azido su l fur ikoaren iraki te-puntua besteena baino altua-

goa denez, hauek lortzeko erabi l tzen da. Honela gatz bat eransten

zaionean eta berotzen denean su l fur ikoaren i r a k i te-tenperatura baino

baxuagoa batera gatzaren ar idoa xahutzen da, norrnalki H SO baino 2 4

hegaskorra delako. Honela azido n i t r i koa , k lo rh id r i koa eta beste zec

b a i t prestatzen d i r a .

NaC L (aq) + H2S04 beroa - HC I + NaHS04

Azido su l fur ikoa ox idatza i le bor t i tza dela esan da orain

ba ino lehen. Honen arrazoia sufreak duen oxidazio-zenbaki altuan

(+6) eta askatzen d i ren H+ protoiek potentzial standard negatiboa

duten metalak oxidatzeko duten ga i tasunean datza. Honela, baldin-

tzen arabera, sufrea oxidazio zenbaki batera edo bestera jaitsiko

da :

a ) Azido s u l f u r i k o d i l u i t u eta hotzak beste edozein azido ez-oxida- +

tza i le batek bezala jokatzen du, H protoien bidez, metal erredu-

zi tza i leak erasotuz.

b) Azido su l fu r i ko kontzentratua eta hotza ez da oso akt iboa gerta-

tzen metalen aurrean.

c) S u l f u r i k o kon tzen t ra tu e ta beroa a l d i z , oso ox ida tza i l ea da , e ta

metal asko eraso dezake:

Ez-metal batzuk ere eraso d i tzake, h a l a no la :

Metal nobleak a ld i z , ez in d i t zake eraso (Du, P t ) .

Azido s u l f u r i k o kontzent ra tuak u r a r e k i n konbinatzeko duen

joera h a n d i a de la e ta , beste konposatuak desh idra ta tzeko e rab i l i ohi

da. Ba ina ez d u askea dagoen u r a b a k a r r i k absorbatzen, b a i z i k eta

u r a r e n elementuak ere a te ra d i t zake beste konposatueta t ik . Azukre,

paper , a lgodoi eta beste zenbai t konposatu o rgan iko guz t i z "deshidra -

ta lg d i tzake; zehazk i ago e r r e eg in d i tzake:

(azuk rea ) ( i k a t z a )

10.4.4.- E r a b i l kun tza .

Produkzioaren h i r u r e n a edo, o n g a r r i a k egi teko e rab i l tzen

da. Landareek, beste elementuren a r tean f osforoa behar dute, eta

fosforoa n a t u r a n , k a l tz io fosfato forman dago gehienbat; b a i n a h a u

ez da d i s o l b a g a r r i a , eta u re tan d i so lba tu r i k joan behar du, landa-

reek adsorba dezaten. Fosforoa d i s o l b a g a r r i a b ihur tzeko, k a l t z i o fos-

f a t o h o r i az ido su l fu r i koz t ra ta tzen da:

nahaste honi superfosfatoa d e r i tzo.

Beste hiruren bat produktu kimiko asko lortzeko erabil-

tzen da (azido klorhidrikoa, nitrikoa, sulfatoak,. . .) eta bestea, pe-

trolioaren errefinaketan, rnetalurgian, pintura eta koloratzai leen in-

dustrietan eta abar erabi ltzen da.

11, - K I M I K A ORGANIKOAREN Z E N B A I T O I N A R R I Z K O K O N T Z E P

1 1 . 1 .- SARRERA.

1 1 . 2 . - K l M l K A ORGANIKOAREN H I S T O R I A LABURRA.

1 1 . 3 . - K l M l K A ORGANIKOAREN LAN-EREMUA.

1 1 . 4 . - KARBONOAREN LOTURAK.

11 .5 . - MOLEKULA ORGANIKOEN ADIERAZPENA.

1 1 . 6 . - ISOMERIA .

1 1 - 7 . - FUNTZIO-TALDEAK. S E R I E HOMOLOGOAK.

1 1 . 8 . - KONPOSATU ORGANIKOEN NOMENKLATURA.

11.1 . - SARRERA.

Nahiz eta konposatu organikoak aspald idanik ezagunak

izan, Testamentu Zaharrean ardoaren alkohola eta ozpina aipatzen

d i r a , eta eg ip t ia r zaharrek ind igo eta a l i za r i na ko loratza i le natura-

lak ezagunak zituzten. Kirnika organikoa ez da eratu zientziaren,

eta prezeski k imikaren, ata1 berezi eta inportanteenetar iko ba t beza-

la hemeretzigarren rnendearen erd ia lderar te . Kimika organikoaz honela

idazten zion Wohler-ek Berzelius-i 1835ean: "Kirnika organikoa gauza

h a r r i g a r r i z betetako tropikoetako o ihan b i r j i n a der i tzat" . Def in i z io

hau ez da h a r r i g a r r i a , ga ra i ha r tan ezagutzen ziren konposatu gehie -

nak produktu na tu ra lak z i re la kontutan hartzen badugu eta hauek

nahaste konplexuetan aurk i tzen z i re la ; beraz, konposatuon separazioa

oso za i la gertatzen zen. Honen ondorioz k im i ka organikoa landu gabz

ko eremua zen.

Herneretzigarren mendearen hasieran konposatu organikoen

i t u r r i baka r ra organismo b iz idunak z i ren ; konposatu ez-organikoak,

ber r i z , mundu minera le t ik , h i ldakoaren rnundut i k , lortzen ziren. I tu-

r r i hau dela eta, konposatu organikoek "biz i tza- indars' delako bat

berezkoa zutela esaten zen. Kimika b i ata1 nagusi tan banatua ge ld i tu

zen: Kirnika ez-organikoa, rnundu "hi laren" kirnika; eta k im ika orga-

n ikoa, rnundu "biz iaren" kirnika. "Bizi tza- indar" delakoaren teoria

guzt iz lu r jo ta ge ld i tu zen konposatu organikoak lehengai ez-organi-

koak erab i l i az s in te t izatu zirenean; hau da, rnundu " h i l e k ~ ' ~ lehen-

ga iak e rab i l i az .

Gaur egun, k irnika organikoa karbono-konposatuen k im ika

bezala def ini tzen da. Def iniz io hau rnugatu beharra dago, zeren eta

zenbai t karbono-konposatu ez-organiko ere badago, ha l a nola karbo-

natoak, karbono ( I V ) oxidoa, zianuroak.. . Honexegatik marka zeha-

tzago ba t behar da konposatu organikoak definitzeko, eta hau zera

da: karbono-konposatu b a t organikotzat har tuko da karbono/karbono

I a t u ra duenean. Def iniz io honek badi tu ' bere mugak ere zeren eta rne-

tano (CHq) eta urea ( NH2CONH2) bezalako konposatu organikoak at

uzten ba i t d i t u , ha la ere def iniz io onena da.

Konposatu organ i ko eta ez-organi koen arteko desberdinta-

sun orokorra loturen izaeran datza. Bide honetan, konposatu ez-or-

ganikoetan lotura sortzean atomoen elektroi-kanpogeruza elektroiak

i rabaziaz a l a galduz osatzen da lotura ioniko baten bidez. Konposatu

organikoetan, ordea, osaketa hau elektroiak konpar t i tzen ihardesten

da lo tura kobalente bat e ra tu r i k . Beheko tau lan konposatu organi-

koak eta ez-orgar~ikoak konparatzen d i tugu.

1 - Fusio-puntu al tua. 1 - Fusio-puntu baxua.

KONPOSATU EZ-ORGANIKGAK

1 - Lotura ionikoa nagusiki 1 - Lotura kobalentea nagusiki

KONPOSATU ORGANIKOAK

1 - Uretan disolbagarriak. 1 - Uretan disolbaerinak.

I - Diso lbatur ik edo u r t u r i k daude- I - Ez dute korronte e lekt r iko nean korronte e lekt r ikoa eroaten r i k garraiatzen.

11.2.- KlMlKA ORGANIKOAREN HISTORIA LABURRA.

Lehenago esan duqun bezala , k im i ka organikoaren lehen

urratsak zientzia berezi g isa aurreko mendearen hasieran koka d i tza-

kegu. Frantz ian lehendabizi, Alemanian gero e t a Bretaina Handian

beranduago eman zi tzaion hasiera h is to r ia f ru i tukor ba t i . Garai ho-

netako k im i ka r i ai,pagarrienak hauek d i r a , Michel F.Chevreul (1786-

-1889) eta Jean Baptiste Durnas (1800-1884) Frantzian, Fr iedr ich W6h-

ler (1800-1882) eta Justus L ieb ig (1803-1873) klernanian, eta Sarnuel

Guthr ie Jr. (1782-1848) Estatu Batuetan.

Aipatu dugunez, konposatu organikoak sintetizatzeko "bi-

zitza-indar8I-a beharrezkotzat jotzen zuten aurreko rnendearen hasie-

ran. Idea honen bu1 tzatzai le sutsu;?netariko bat J5ns Jakob Berzelius

(1779-1848) izan zen, konposatu ez-organikoei buruzko bere teoria

zalantzet ik a tera nahian. Zenbait produktu natura len izaera k i -

mi koak Berzel i us-en teori aren osotasuna hausten zuen , eta gertaera

honek bu l t za tu zuen k i rn ika r ia kirnika organiko kontzeptuaren sortzai-

le izatera. B i ta l i srnoaren teoriaren baztertzea ez zen bapatean gerta-

tu ; prozesu j a r r a i a izan zen a i t z i t i k , lehen u r ra tsa Wohler-ek ernan

zuelar ik . 1828.urtean Wohler-ek urea konposatu organikoa arnonio zia-

nuro konposatu ez-organikotik s in te t izatu zuen. Bide berd in honetan

beste u r r a t s gar ran tz i t su bat ernan zuen Adolf Kolbe-k (1818-1884)

1845eaf1, karbono hutsa lehengai bezala ha r t u r i k azido etanoikoa sin-

tetizatzean.

1860.aren inguruan, k im ika organikoak b igar ren bu1 tzada

handi ba t ha r t u zuen teor ia est ruktura laren garapenarekin. Teoria

honek rnolekulen antolarnendu eta i t xu ra ren idea a rg i eta zehatza ema

ten zuen. Teoria honen b i a lderd i d i r a azpirnarragarr i ; Lehenengoa

Fr ied r i ch A.Kek ulé-k (1829-1899) eta Arch iba ld S.Couper-ek (1831-

-1892) ernan zuten. Molekulak atornoen arteko loturen bidez lo tu r i k

daudela eta atorno bakoitzak lotura-zenbaki berd ina duela konposatu

guzt ietan adi tzera eman zuten. Honek garrantz i i zugar r ia izan zuen,

karbono/karbono loturen existentzia eta hamaika atornoz osatutako

katea luzeak onartzea posible eg in ba i t zuen. B igarren a lderd ia ,

be r r i z , Stanislao Cannizzaro-k (1826-1910) ernan zuen Avogadroren

hipotesia frogatzean. Azken honek rnolekula organikoen p isu rnolekula-

r r a ka lku la tzea posible eg in zuen.

Gauza kur iosoa da rnolekulen teor ia est ruktura lak ez zue-

l a kontutan hartzen espazio f is ikoaren hirudirnentsionaltasuna. Eta

horre la j a r r a i t u zen 1875.urterarte: ur te har tan Jacobus Van' t Hoff-

-ek (1852-191 1 ) eta Joseph-Archil le Le Bel-ek (1841-1930) metano rnole-

ku la ren disposizio espaziala proposatu zuten, bakoitza bere a ldet ik .

Hauen e r i tz iz karbono/hidrogeno l au loturek tetraedro er regular bat

osatzen dute, bere erd ian karbono-atornoa kokatua dagoelar ik. Orain

honen ga rb i , zehatz eta zuzena i rud i tzen zaigun egite hau gara i h a 1

t ako s t a b l ishment-ak zentzu gabekotzat h a r t u zuen. Au rk i kun tza ho-

nen g a r r a n t z i a honetan datza: edozein moleku la e r r a z edo konplexu-

r e n e i t e f i s i k o a honela egokiago espl i k a dai teke.

K imika o rgan ikoa ren h i r u g a r r e n u r r a t s o i n a r r i z k o a 1917.

ean hasten da. Urte honetan, G i l be r t N.Lewis-ek (1875-1946) lotura

k im ikoa e lek t ro i -b iko te b a t bezala d e f i n i t u zuen. Nahiz e ta er reakz io

organ ikozko mota gehienak j a d a n i k ezagutu, e ta konposatu organikoen

s in tes ia edo i t x u r a l d a k e t a eguneroko gauza i z a n a r ren , erreakzioaren

n a t u r a e ta lo turen garapenerako b ideak ezagutzeko (hau da, erreak-

z iobideak ezagutzeko) behar rezkoa zen l o tu ra k irnikoaren izaera eza-

gutzea. Lewis-en teor iak pos ib le eg in zuen hau. B ide honetan, herne-

r e t z i g a r r e n mendea molekula organ ikoen eg i t u r a estat ikoaren ezagu-

tzear i e ta desz i f ra t zea r i l o tu baz i tza ion, hoge igar rena eg i tu ren t ran2

fosmazioa es tud ia tzea r i l o tu zaio.

11.3.- K l M 1 KA ORGAN 1 KOAREN LAN-EREMUA.

Kirnika o rgan ikoa ren lan-eremua oso zaba la da eta anitz

a l d e r d i uk i t zen du, b a i n a honela ere b i a l o r nagus i tan bana daite-

ke : i n d u s t r i a l o r r a e ta sa iakun tz a l o r r a .

Lehenengo a l o r r a r i lotzen baga tza i zk io , i n d u s t r i a kirnikoa-

r e n z a t i hand iena i n d u s t r i a organ ikoak ha r t zen due la esan behar

da; honela, ad ib idez , p las t i ko - , sendagai-, e l i kaga i - , p in tura- , pe-

t r o l i o eta zun tz - i ndus t r i a i n d u s t r i a organ ikoak d i r a .

Sa iakuntz a lo r rean h i r u s a i l nagus i a i p a daitezke.

11.3.1.- Ana l i s i a .

E r reakz io k i rn iko b a t a u r r e r a eramaten denean emaitza

b a t lo r tzen da be t i . Ernaitza honen .azterketa izango d a k i m i k a orga-

n i koa ren lan-eremu b a t . L a n a n a l i t i k o h a u l a u e tapatan egin ohi

d a :

a ) lsolarnendua e ta p u r i f i k a z i o a . E r reakz io k i rn iko batean iha rde ts i -

t ako ernaitza ezpurua iza ten d a eta konposatu-n'ahaste b a t lor tzen

d a jeneralean. Nahaste haueta t ik substantz ia p u r u a k lor tzeko k i rn i -

k a o rgan ikoak zenba i t t e k n i k a e r a b i l tzen du, h a l a no la erauzke-

t a , d i s t i l az ioa , k r i s t a l i z a z i o a e ta k rornatogra f i mota desberdinak.

b ) Ezaugar r i ke ta eta i den t i f i kaz ioa . Honekin zera esan n a h i da,subs-

tan tz ia ren ezaugar r i ak , besteez desberdinduko dutenak, ernan be-

h a r k o d i r e l a : h a l a no la , er re f rakz io- ind izea, fusio- e ta i r a k i t e -

-puntuak.

c ) E g i t u r a r e n deterrninazioa. Honen b idez konposatuaren atorno desber

d inen banake ta espaz ia la i k u s i k o da. He lburu h a u lor tzeko tekn i -

k a espek t ra lak e rab i l t zen d i r a batez ere, ad ib idez i n f r a g o r r i a ,

u l t rarnorea, masa-espektroa eta azken a l d i honetan er resonantz ia

rnagnetiko n u k l e a r r a izeneko t e k n i k a b e r r i a e rab i l tzen da nagus i -

k i . Azken honek a u r r e r a k a d a h a n d i a ernan d i o eg i t u r a organikoen

deterrninazioar i .

d ) Estereokirn ikaren deterrninazioa.

11.3.2.- Sintesia.

Konposatu k i rn ikoen s in tes iak zera suposatzen du, eg i t u r a

j ak ineko p r o d u k t u b a t z u t a t i k eta erreakzio-sekuentzia edo -katea ba t

j a r r a i t u ondoren, beste konposatu b a t ( b a t z u k ) ihardestea, des i ra tu-

tako e g i t u r a rnc leku lar ra lo r tuz .

Sintesiak b i h e l b u r u nagus i gordetzen d i t u bere b a i t a n .

Lehengoak, a l d e r d i espekulat iboa dei t u dezakeguna, edonolako interes

(rnerkatal n a h i z teor iko) i zan lezakeen substantz ia b e r r i ba ten sor-

kun tza har tzen du. B igar rena, b e r r i z , j a d a n i k ex i s t i t zen den konpo-

sa tu baten s in tes ian datza. Azken honek b i jornuga i zan dezake: pro-

d u k t u n a t u r a l b a t s intet izatzea, edo lehenago s in te t i za tu tako konpo-

sa tu batzuentzat s in tes i hobe b a t a u r k i t u n a h i izatea.

Anal is iaren helburua konposatu baten egi tu ra ezagutzea

bada, sintesiarena a ld iz , hau lortzeko erreakzio-sekuentzia onena

puntuz-puntu ezagutzen eta kontrolatzen ihardutea da.

11.3.3. - Erreakzioen dinarnika.

Erernu hau transforrnazio kimikoaren garapenaren azken

xehetasunak ezagutzean o i na r r i tzen da. Honen he1 burua zera da: e-

r reakz io baten abiadura etapa guzt ietan eta lor tuko d i ren azken pro-

duktuak aldez aur re t i k ezagutzea da. Hau da, erreakzioaren zinetika

ezagutzea da.

1 1.4.- KARBONOAREN LOTURAK

2 Karbonoaren konf iguraz io elektron ikoa l s 2 - 2s2; 2p da.

Elektroiek rnaila bakoitzean aha l i k orb i ta l -kopuru handiena betietzen

dutela kontuan izanik , azken geruzaren konf iguraz io elektronikoa

honako hau izango da:

hots; S, Px, P,,, pZ orb i ta le tan elektroi desparekatuak daude;horrek,

neur r i batean, karbonoaren tetrabalentzia espl ika dezake.

Orbi t a l atomiko hauek emango l i tuzketen loturak ez l i ra-

teke b a l iokideak izango, s eta p orb i ta laren arteko desberdintasunak

ezagunak b a i t d i r a . Hala ere, saiakuntzei esker badakigu karbonoa-

ren konposatu aseek l au lo tura ba l iok ide ager i di tuztela.

Paul ing-ek honela azal tzen du gertaera hor i : lau orbital

atorniko llpuruekw nahastu edo h i b r i d a t u egin behar omen dute elkarr:

k i n , denak azken izakera berd inera i r isteko.

Hibr idaz io hau h i r u eratan eg in l i teke:

3 a ) Hibr idaz io tetraedrikoa (sp ) . Kasu honetan, 2s, 2px1 2py eta

2p orb i ta lak h ibr idatzen d i r a , ha r t a t i k tetraedro er regular baten

l au erp inetara zuzendutako l au o rb i ta l ba l iok ideak lortuz. Orbi ta-

lok e lka r rek in osatzen duten angelua 109°28'-koa da.

Horrela, adibidez, o rb i ta l h i b r i do hauek lau hidrogeno-

-atomoren 1 s orb i ta lek in l i nea lk i konbinatuz metano-rnolekula lor-

tuko l i tzateke ( 1 l . l . i r u d i a ) .

C-C loturak ~ o a a l e n t e garb iak d i r a jeneralean, bertan

pa r t e hartzen duten atornoak elektronegatibotasun berdinekoak iza-

ten ba i t d i r a . C-H loturek, modu berean, oso polartasun t x i k i a

dute. Bi lo turak oso egonkorrak d i r a , beraz; horrega t i k , karbo-

noz eta hidrogenoz baka r r i k osatutako konposatu aseak ak t i bota-

sun tx i k i koak d i r a kirnikoki .

2 b ) Hibr idaz io t r igonala (sp ) . Kasu honetan 2s, 2px eta 2p orb i ta-

Y lak h ibr idatzen d i r a , 2p o rb i ta la nahastu gabe rnantenduz. H o r o

z ga t i k , h i r u o rb i ta l ba l iok ide egongo d i r a p lano berean j a r r i t a ,

e l ka r rek i n 120'-ko angelua eratuz, eta laugarren o rb i ta l bat ha ie

k i n e lka r tzu t i k . Orb i ta l koplanarioek u (sigrna) loturak eukitzen

di tuzte, eta 2px o rb i ta l e lkar tzutak ñ ( p i ) lo turak.

Banaketa t r igonal hau eti lenoa (etenoa) bezalako lo tura

b iko i tzeko konposatuetan agertzen da, 11.2.irudiak adierazten duc

nez.

Lotura b iko i tza u lotura batez eta beste * batez eratua

dago. * lotura hor i o lotura baino ahulagoa da; horregat ik, hone-

tako lo tura duten konposatuak lo tura bakunekoak baino erreakti-

boagoak d i r a .

) H ibr idaz io diagonala (sp) . Kasu honetan 2s eta sp orbi talak ba- X

k a r r i k h ibr idatzen d i r a , b i o rb i ta l ko l ineal ba l iok ide sortuz eta

Y eta Z ardatzen gaineko 2p eta 2p orb i ta lak a ldatu gabe irau- Y Z

ten dutela.

Hibr idazio diagonala lo tura hirukoitzeko konposatuen ka-

rak te r i s t i ka bat da. 11.3.irudian i rud ika tu tako azetilenoa horren

adibidea da.

Lotura h i rukoi tza u lotura batez eta beste T batez osatua

dago. Honek aurreko konposatuetan baino erreakzionagarritasun

handiagoko molekula bat .ematen du.

Espektroskopi teknika berr ien bidez karbonoaren nuk leoen O

arteko d is tantz ia 1,54 A dela ikus i izan da lotura bakun edo sin- o

plean, 1,33 A lo tura bikoi tzen eta 1,247 lo tura hirukoitzean.

11 -1 . tau lan karbonoaren hibridazio-motak eta ,berauen

ezaugarr iak ad ieraz i ta datoz l abu rk i .

11-1.TAULA: Karbonoaren hibridazio-motak.

11.4.1 .- Katea karbonatuak.

Karbono-atomoak , bata bestearekin elkartzerakoan, kateak

sortzen d i r a ; ha r ta rako ez d i r a , ordea, zuzenki ip intzen, zig-zag

rnoduan ba i z i k , 11.5.irudian ikusten denez,

*

Lotura

Bakuna

Biko i tza

Hirukoi tza

I -C- lo tura bakuneko kasuan lotura-angeluak 109O28' ba l i o du, eta

1 l -C=C- lo tura b iko i tzaren kasuan 120'.

I I

Angeluak

10g028'

120°

180°

Karbono-atomoak elkartzerakoan katea irekiak ( l i nea lak -

- 11.6.a i r u d i a - edo adarkatuak - 11.6.b i r u d i a ) sor daitezke, kon-

Geometria

Tetraedrikoa

Trigonal

launa

Lineala

Hibr idazio- -motak

3 SP

2 SP

SP

Orbi ta lak

3 4 SP

3 spC

1 P

2 SP

2 P

posatu alifatikoetan gertatzen den bezala, ala katea itxiak -11.6.c.

irudia-, konposatu ziklikoetan gertatzen den bezala.

11.6.Irudia: (a) katea lineala; (b) katea adarkatua; ( c ) katea itxia.

L

11.7.Irudia: * ikurrez marrazturik dauden karbonoak (C*) primario& dira.

** ikurrez (C**),karbono sekundarioak *** ikurrez (C***), karbono tetziarioa da.

Karbono-atomo bat beste karbono-atorno bakar batekin el-

kartuta baldin badago, karbono horri primarioa esaten zaio; birekin

elkartuta baldin badago, sekundarioa eta hirurekin elkartuta baldin

badago, tertziazioa ( 1 1.7. irudia) .

11.5.- MOLEKULA ORGANIKOEN ADIERAZPENA.

Normalean , konposatu ezorgani koetan , formula b a t subs-

t a n t z i a b a k a r b a t i dagokio. Horrela, KNO formulak n i t r a t o potas iko 3 izeneko konposatua ad ieraz ten du, e ta ez bester ik . Konposatu o rgan i -

koetan, a l d i z , askotan ez da h o r i gertatzen. Gero i k u s i k o dugun be-

za la , f o rmu la ba tek substantz ia desberd in ba tzuk ad ie raz di tzake.

Ha in zuzen ere, konposatu o r g a n i k o desberdinetako rnole-

k u l a k egoki i r ud i ka tzeko i r u d i k a p e n espaz ia lera j o behar da, e ta h o r i

ez da nosk i paperean (dirnentsio b i k o p lanoan) posible. Halaz ere,

a u r r e r a g o i k u s i k o dugun beza l a , badago rnetodo b a t loturek espazioan

duten pos iz ioa ad ieraz ten d iguna .

Honela, molekula organ ikoak ad ieraz teko 5 fo rmula- t ipo

berez iko d i t u g u :

a ) f o rmu la e n p i r i k o a k : substantz ian zenbat atorno e ta zein motatakoak

p a r t e har tzen duten ad ieraz ten d u soi l i k . Adibidez:

Jeneralean, fo rmula enp i r i koa ren ezaguera hutsa ez da

substantz ia ze in den erabak i tzeko a s k i izaten.

b ) fo rmula e r d i g a r a t u a k : hauetan karbonoaren l o tu rak b a k a r r i k agec

tzen d i r a , e ta hitzarmenez mar raz l o t u r a s inp lea ad ieraz ten da,

= m a r r a b i ko i t zaz l o tu ra b i ko i t za , e ta = m a r r a h i ruko i t zaz l o tu ra

h i r u k o i t z a . Formulan p a r t e har tzen duten beste atornoak be ra ie i

dagokien ka rbonora lotzen d i r a .

Adibideak :

etanoa : CH3-CH 3 etanola: CH3-CH20H

etenoa : CH2=CH 2 1,l-dikloroetanoa: C12CH-CH3

azet i lenoa : C H = CH azido azet ikoa : CH3-COOH

azetona : CH3-CO-CH3 az i do oxa l i koa : COOH-COOH

c ) formula garatuak edo egiturazkoak: hauek konposatuan par te har-

tzen duten karbono eta beste elementu guztien artean lotura guz-

t i ak azaltzen dituzte.

Adibideak:

H H I l

etanoa: H-C-C-H l I

H H

azet i lenoa : H-CrC-H

I I 1, l -dik loroetanoa: H-C-C-H

I l C I H

O o '\ 4

azido oxal ikoa: C-C / \

\ /

etenoa : C=C / \

H H

H H I I

etanola: H-C-C-OH I I H H

H O 1 //

azido azet ikoa: H-C-C

H O H 1 11 1

azetona : H-C-C-C-H I I

H H

d ) l rud ikapen geometrikoak: hauek zig-zag konf igurazioa dute katea

hidrokarbonatuetan erabi l tzen d i r a batez ere.

Adibideak:

CH 3- CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 edo AN

C H ~ ( C H ~ ) ~ C O O H edo COOH

e) formula hirudimentsionalak: hauek rnolekularen atornoak espazioan

nola dauden koka tu r i k adierazten digute. Honetarako marra desbec

d i nez rnargotzen d i r a planoaren aurrean eta atzean geldi tzen d i ren

taldeak; hau da, marra j a r r a i batez adierazten d i r a p lano berd i -

nean dauden lo turak; planoaren aurrean daudenak, t r iangelu an-

tzeko marra lodi batez adierazten d i r a eta planoaren atzean gera-

tzen d i renak, marra ez- jarra¡ batez ad ieraz i ta gelditzen d i r a .

CH CI molekularen kasurako adibidez, honela l i tzateke formula h i - 3 rudimentsionala:

non karbonoa, hidrogeno bat eta k loroa p lano berdinean agertzen

ba i t d i r a , p lano horren aurrean eta atzean hidrogeno bana iza-

n i k .

f ) eredu molekular rak: rnolekula organikoen konf iguraz io geometrikoa

a rg i k i en adierazten digutenak d i ra . Bi rnotatakoak bereiz ditzake-

gu: "hagaska-eredua" delakoa , non lotura-distantziak oso handi tu-

r i k aurk i tzen b a i t d i r a , lotura-angeluak eta geornetria rnolekularra

bereizten de la r i k batez ere; eta "bola-eredua", rnolekularen i r ud i -

kapen errealagoa ematen d iguna (11.8.irudia).

al metano bl

11.8.Irudia: Metano eta etanoaren eredu molekularrak a) "Hegazka-eredua" ; b ) "Bola-eredua" .

11.6.- ISOMERIA.

Kimika organikoan, askotan, formula enp i r i ko berdineko

elementu batzuk propietate desberdinak agertzen dituzte.

Adibidez h i r u konposatu ezagutzen d i r a C5HI2 formula du-

tenak ; hauetar iko batek 36,2OC-tan i r a k i ten du, besteak 2E°C-tan

eta besteak 9,5OC-tan.

Bi konposatu daude C H O formula dutenak eta beren pro- 3 6 pietateak desberdintasun nabarmenak dituzte.

Formula enpir iko berdineko baina propietate

desberdineko substantzia batzuk exist i tzeari

ISOMERIA esaten zaio.

Bi konposatu edozein isorneroak bald in badira, beren pro-

pietate desberdinen arrazoia molekuletako atomoen lotura-modu des-

berdinean dagokeela pentsa daiteke; hots, egiturazko formulak des-

berdinak izan l i tezkeela pentsa dai teke.

lsomeroak zera d i ra, formula enpir iko berdina

eta egi turazko formula desberdina duten konpc

Konposatu isomeriko gutziak b i alorretan bana dai tezke,

egitur isomero eta estereoisomero alorretan, hain zuzen.

11.6.1.- Egitur isomeroak.

Atomoak molekula-barruan lotuta dauden moduaz desber-

dintzen d i ra ; hau da, molekulek egitura desberdina dute, nahiz eta

formula enpir iko berdina izan. Hauek, era berean, honela sai lka da¡-

tezke:

11.6.1/1.- Katen isomeria.

Karbonoak katea l inealak edo adarkatuak formatuz ase

d i tzake bere loturak. Horregatik, egi turazko formulak karbonoek ka-

tearen barruan posizio desberdina dutelako bereizten d i ra.

Adibidea: n-pentanoa, 2-metilbutanoa eta 2,2-dimeti l-pro-

panoa katen isomeroak d i ra. Denen formula enpirikoa C H 5 12 da

a ) n-pentanoa: 'gHl 2

H H H H H I I I I I

H-C-C-C-C-C-H I I I I I H H H H H

H H H H I I I I

H-C-C-C-C-H

H-C-H

H

I H-C-H

H-C-C-C-H

lsomeroen kopurua gero eta gehiago handitzen da karbo-

no-kopurua handi tzen denean. Horrela, ezagunak d i r a 4 karbonozko

2 isomero, 3 5-eko, 75 10-eko, 355 12-ko, 1855 14-ko, e.a.

Funtzio k im iko berd ina duten konposatuak ageri dute ho-

ri. Egiturazko formula bereizten da funtzio-taldea leku desberdinetan

j a r r i t a dagoelako.

Adibidez: posizio isorneroak d i r a : 1-propanala (CH3-CH2-

-CH OH) eta 2-propanala (CH3-CHOH-CH3). 2-

Batak eta besteak funtzio berd ina dute (alkohola), baina

OH funtzio-taldea karbono desberdinetan aurki tzen da.

Funtzio kirniko desberdina dute baina formula enpir i ko

berdinarekin adierazten d i ra.

Adib idez: Propanola (a ldehidoa) eta propanona (zetona)

funtzio isorneroetako kasu bat d i ra.

a ) Propanala (C3H60) b ) Propanona ( C 3 ~ 6 ~ )

Fun tzio-isornero hauek posizio-isomeroek i n konfundi tzen

d i ra batzutan, goian ernan dugun adibidean l irudikeen bezala. Baina

ez da horrela: -C O karboni lo taldeak aldehido bat eman dezake

katearen bukaeran ba ld in badago, edo zetona bat katearen erdian

bald in badago.

11.6.2.- Estereoisorneroak.

Atornoen sekuentzia berdin dute, baina espazialki desber-

d in kokaturik daude. Hauen artean mota aipagarrienak hauexek d i ra :

11.6.2./1 .- Cis-trans isorneria.

Lotura bikoitz bat duten konposatuen ezaugarria da. Kasu

horietan, hidrogenoen ordezkariak b iak alde batean (c is) edo aurka-

ko posizioetan ( t rans) egon dai tezke.

H H \ C=C

a ' 'b

Cis Trans

cis- eta trans-but-2-enoa ( ikus 11.9.irudia).

11.9.Irudia: Cis-but-2-eno e ta trans-but-2-eno molekulen irudikapena eredu molekularren bidez.

ll.6.2/2.- lsomeria optikoa.

Karbono asimetr iko ba t duten konposatu organikoek ageri

dute. Karbono asimetrikoa edo k i r a l a zera da: bere l au loturak ato-

mo edo talde desberdinez aseak d i tuen karbonoa. Adibidez azido lak-

t ikoaren erd iko karbono-atomoa asimetrikoa da, l au atomo edo talde

desberdinek i n lo tu r i k dagoelako, -CH -H,-OH eta -COOH ha in zuzen. 3'

Propietate hau duten konposatu organikoek forma isomero

berezi ba t izaten dute, i sp i l u batek ematen duen i r ud ia bezalako

forma duena, ha in zuzen. Hau da, karbono asimetr iko bat duen mole-

k u l a bat isp i luaren aurrean ipintzerakoan, beste molekularen egitura

espaziala isp i luak ematen duen imaj ina da. Er laz io hau gure b i es-

kuek in adieraz daiteke. Ezkerreko eskuaren i r u d i espaziala eskubi-

koak isp i luaurrean ematen duen imaj ina bera da. Baina b i hauek

g a i n j a r r i da i tezken bezala, era honetara adieraz da¡ tezken b i mole-

ku lek ezin dute g a i n j a r r i (1 l. 1O.irudia). Era honetan desberdintzen

d i ren b i isomeroei enantiomeroak der i tze, eta isomeria optikoa ager-

tzen dutela esan ohi da.

11.10.Irudia: Azido lakt ikoaren karbono asimetrikoaren inguruan bi anto- lamendu posibleak dute eredu molekularrek.0har bedi i rakur l ea b i forma posibleek ob jektu/ isp i lu- imaj in er lazioa betetzen dutela.

Enantiomeroen propietate f i s i ko gehienak antzekoak d i r a ,

a r g i po lar izatuarek in e lkarrek i teko moduaz so i l i k diferentziatzen d i -

r e l a r i k . Rrgi normalak bere t ra jektor iarek iko perpendiku lar ra den

edozein b idetan b ibratzen du; a r g i po lar izatuak a ld iz , p lano bakar

batean b ibratzen du.

Adibidez, a r g i po lar izatua azido lakt ikoaren enantiomero

bakár- bat duen soluzio batet ik zehar pasarazten denean, polar izazio-

-planos grado j a k i n batzutan eskubirantz b i r a t u t a irtetzen da. Era

berean, azido lakt ikoaren beste enantiomeroa, kontzentrazio berdinean

duen disoluzio batet ik zehar pasarazten denean, a rg i polar izatuaren

planoa g radu berdinetan ezkerrerantz b i r a t u t a irtetzen da. Arg ia

eskubirantz b i ra raz ten duen enant iomeroari dext rog i ro esaten zaio;

era berean , ezkerrerantz b i rarazten duenari , lebogiro esaten zaio.

l k u r hauek erab i l tzen d i r a bata a l a bestea dela esateko: (+ ) dextro-

g i roa bada, ( - 1 lebogiroa bada. Dextrogiro eta lebogiro baten nahas-

te ekimolekularrak e2 du er ro taz ior ik ematen.

Argi pol ar izatuaren errotazioa sortzen duten konposatuek

akt ibotasun opt ikoa dutela esaten da.

Karbono-atorno k i r a l b a t b a i no gehiago agertzen bada kon

posatu ba tean honek izan d i t zaken isornero opt iko-kopurua 2n da n

karbono-atomo k i r a l desberdinen kopurua i zan ik . Karbono-atomo k i r a l n

b i edo geh iago b e r d i n b a l d i n badaude enantiornero-kopurua 2 baino * * t x i k i a g o a da . Esate baterako, 2,3-dibromobutanoak (CH3 CH B r CH

B r CH ) b i karbono-atorno k i r a l dauzka, b a i n a be rd inak direnez 2 3

enant iornero b a k a r r i k aurkezten d i tu , beste h i r u g a r r e n konposatu ak i -

r a l b a t e k i n b a t e r a , meso izena har tzen duena.

11.7.- FUNTZIO-TALDEAK. SERIE HOMOLOGOAK.

Askotan esñna dugu dagoenekoz ezagutzen d i r e n konposatu

o rgan ikoak asko d i r e l a ( m i l i o i t i k g o r a ) ; h o r r e g a t i k . azterketa bat

egi teko, s isternat izazio h a n d i b a t eg in behar d a konposatu horien

banake ta eg i te rakoan.

Konposatu organ ikoak t a l d e batzuetan b a n a t u z i ren; talde

bako i tzeko konposatu hor iek elernentu edo atomo-talde be rd ina dute

( funtz io- ta ldea esaten za io ) e ta ho r rek p rop ie ta te arnankornunak ema-

ten d i zk i o konposa tua r i .

1 Funtz io- ta ldea: Molekula b a t i berezkotasunak I ematen d i z k i o n atomo edo atomo-taldea da. I Berezkotasun be rd inak d i t uen konposatu- ta ldear i funtzio

k i m i k o a esaten zaio.

11.7.1 .- Fun tz io organ ikoen k l a s i f i k a z i o a .

a ) Fun tz io h id rogena tuak . - Karbono e ta h i drogeno-atomoz format uak . H id roka rbu ro izeneko ser ie ba tzuk formatzen d i tuz te , eta b i erata-

koak i z a n dai tezke:

- Katea i rek i koak (ad ib idez, butanoa)

- Katea i t x i k o a k (ad ib idez, bentzenoa)

Gainera, ka tea i r e k i a duten h id roka rbu roak gehiagotan

banatzen d i r a :

- Aseak: k a t e a r i dagokion a u r r i z k i a z eta -ano a tz i zk iaz izenda-

tzen d i r a .

- E t i len ikoak edo lo tu ra b i k o i tzekoak : karbono-kopuruar i dagokion

a u r r i z k i a z eta -en0 a tz i zk iaz izendatzen d i r a .

- Azet i lenikoak edo lo tu ra h i ruko i tzekoak: Karbono-kopuruar i da-

gokion a u r r i z k i a z eta -¡no a tz i zk iaz izendatzen d i r a .

Met, et , p r o p e ta b u t e rab i l t zen d i r a , a u r r i z k i g i sa eta

hur renez hu r ren , karbono batentzat , 2-ren tzat , 3-rentzat , 4-ren-

tzat . 5 ka rbono ta t i k au r re ra , l a t i n e t i k e ta g reko t i k e r a t o r r i tako

izenak e r a b i l i ohi d i r a .

A l k i l e r r a d i k a l a k edo a l kon i l oak esaten za ie h i d r o k a r b u r o

aseei hauek h idrogeno b a t g a l tzen dutenean; ho r re la , beste atorno

edo k a t e a r i lotzeko ahalrnena dute.

A i k i 1 e r r a d i k a l a k karbono-kopuruar i dagokion a u r r i z k i a r e -

k i n e ta -il edo -¡lo a t z i z k i a r e k i n izendatzen d i r a .

b ) Fun tz io ox igenatuak .- Karbono, h idrogeno e ta oxigeno-a tomoekin

forrnatuak daude. Garrantz i tsuenak honako hauek d i r a :

- Alkoho lak : Beren funtz io- ta ldea OH da. -01 a t z i z k i a ja r tzen za io

h i d roka rbu roa ren izenar i . Adibidea: etanol : CH3-CH2-OH

- Aidehidoak: Bere funtz io- ta ldea -CS O d a e ta katearen bukaeran

dago. Dei tzeko, -a l a t z i z k i a ja r tzen za io h id roka rbu roa ren ize-

n a r i . Adibidea: p ropana l : CH3-CH2-C " O

'H

o ll - Zetonak: Beren fun tz io ta ldea -C- da, b a i n a katearen ba r ruan

egon behar du. -ona a t z i z k i a j a r t zen za io h idrokarburoaren

i zenar i deitzeko. o Il

Ad i b i dea : propanona , CH3-C-CH3

- Azidoak: Beren funtz io- ta ldea -C :H da. H idrokarburoaren ize-

n a r i -o iko a t z i z k i a erazten za io be re izena eratzeko.

Ad ib idea: az ido etanoikoa: CH3-C 5 EH - Ete r rak : Beren funtz io- ta ldea -0- da. Alkoholen b i molekulei

ur-molekula b a t kenduz eter-molekula b a t lor tzen da.

Ad ib idea: metoxietanoa: CH3-O-CH2-CH3

o - Es te r rak : Beren funtz io- ta Idea -C < 0R da. Alkoholen e ta azidoen

moleku leeta t ik der ibatzen d i r a , gero ur-molekula b a t kenduz.

Ad ib idea: meti l propanoatoa: CH3-CH2-C o O-CH3

c) Fun tz io ni t rogenatuak .- Karbono, n i trogeno e ta hidrogenozko ato-

moek i n osatuak daude. Batzutan oxigeno-atomoak ere izaten d i tuz-

te. Adibidez: amidak.

Funtz io ga r ran tz i t suenak ondoko hauek d i r a :

- Arninak: Beren funtz io- ta ldea -NH da, amínak p r imar ioak baldin 2

b a d i r a . Adib idea: meti lamina: CH3-NH

2

Aminak sekundar ioak b a l d i n b a d i r a , fun tz io- ta lde ) NH da.

Adibidea: d imet i lamina: CH3, NH

CH~ ' \

Ter tz ioar ioak b a l d i n b a d i r a , fun tz io- ta ldea -N da ; /

Ad ib idea: t r ime t i l am ina : CH3 \ CH3-N

I - Amidak: Beren funtio-talde -8 -NH~ da.

o II

Adibidea: etanoarnida CH3-C-NH2

- Ni t r i loak: Beren funtzio-talde -CrN da.

Adibidea: propanonitri loa CH -CH2-CEN 3

d ) Funtzio halogenatuak .- Kateako hidrogeno baten edo gehi agoren

ordez halogeno bat dutenak.

Adibidea: k lorornetanoa: CI-CH3

OHARRA: Kapitulu honen bukaeran funtzio-talde organiko garrantzitsuenak labur bilduak ernaten dira. beren nornenklatura adibide eta guzti.

11.7.2.- Serie hornologohk.

Funtzio-talde berdina duten konposatu asko dago eta be-

ren arteko ezberdintasuna katearen karbono-kopuruaren ezberdintasu-

na da.

I Funtzio-talde berdina duten konposatu-rnultzoei I serie homologoak esaten zaie; bertan , konposatu

bakoitza hurrengoarekin bereizten duena bere

rnolekulan karbono bat gutxiago izatea da.

Serie hornologo batean, prop'ietate batzuk aldatu egi ten

d i ra konposatu batetik bestera; propietate f isikoetan, batez ere, arg i

nabaritzen da hau.

Beste aldet ik, funtzioen berezkotasunak konposatu guzt iek

agerian d i tuzten gehiago edo gutxiago.

Aipagar r ia da, orobat , kasu batzutan konposatu batek

b i funtz io izan ditzakeela: konposatu pol i funtz ionalak esaten zaie

hauei , eta beren ba i tan daramatzaten funtzioen propietateak azaldu

ohi di tuzte. Adibidea: azido lak t i koa b ide batez alkohola (-OH fun-

tzio-taldea du) eta azidoa da (-COOH funtzioa du) .

1 1 .B.- KONPOSATU ORGAN 1 KOEN NOMENKLATURA.

Jeneralean, konposatu organiko baten izena ondoko b i

zat i hauez osatua egon ohi da; au r r i z k i a , kateak daukan karbono-

kopurua adierazten duena; eta atz izk ia , katearen funtzio-taldea adie

razten denean.

Katea adarkatua denean adarketa horiek tarteko zein kar -

bonotan dauden adieraz i behar da, eta ba i t a ere zeintzu d i ren erra-

d i k a l ordezkatzai leak.

Gaur egun, Kirnika Puru eta Apl i ka tu rako Nazioarteko El-

kar teak (IUPAC) ezarr i tako arauak e rab i l i ohi d i r a . Arau hauek era-

b i l i behar d i r a , hortaz, konposatu organikoak ongi forrnulatu eta

i zendatzeko.

Norma garrantz i tsuenak honakook d i r a :

a ) Karbono-atornoen katea j a r r a i l uzeenak erabak i tzen d u konposatua-

ren izenaren enborra.

b ) Funtzio-talde nagusiai-i dagokion bukaerak (-ano,-eno,-¡no,-oiko,

- 0 1 ) adierazten du konposatuak daukan funtzioa.

c ) Katea nagusi k o karbono-atornoak lehen atomotik azkeneraino zenba-

k i t u behar d i ra . Horretarako funtzio-talde nagusia' lehenenik da-

goeneko ordena aukeratukoa da.

d ) Konposatuaren izenak , bere aurret i k , lo tura b iko i tz eta hirukoi-

tzaren, eta funtz io eta errad ika len posizioak adieraziko dituzten

zenbakiak eraman behar d i tu.

Adibideak:

1 .- 3-eti 1-4-meti l-1-hexinoa

F UYlZ 1 O - T A U I E ORGAN 1 KO GARRANTZI TSUENAK

AR I KETAK.

11.1.- l d a t z i ondorengo fun tz io - ta ldee i dagozk ion substantz ia ren ba t :

a ) a l koho la ; b ) a ldeh idoa; c ) az idoa; d ) e te r ra ; e ) zetona.

f ) es te r ra ; g ) a rn in í ; h ) a l k i n o a ; i ) fenola; j ) a lk i l -ha loge-

n u r o a .

11.2.- Ondorengo substantz iek ze in t a l d e fun tz iona l d i t uz ten esan eza

zu :

a ) CH3 CH2 CH2 OH f ) CH3 CH OH CH B r CH3

b ) CH E C CH2 CH3 g ) CH3 CH2 CH2 OCH3

c ) CH3 CO CH2 CH3 h ) CH3 COO CH3

d ) CH3 CH = CH COOH

11.3.- lzenda i tzazu ondoko konposatuak:

a ) CH3 CHO f ) CH3 CH2 CH B r CO CH3

g ) CH2 = CH O CH2CH3

h ) CH3 CHOH COOH

i ) CH3 - C(CH3)3

j ) CH20H - CH(C2H5) - CHOH-C2H5

11.4.- Ondoko konposatuen forrnulak i d a t z i tzazu:

a ) n i trobentzenoa h ) 2,2,3,3-tretrarnetil hexanoa

b ) 1-butanola i ) 2,3,3-trirnetil 4,4-diet i l hexanoa

c ) rneti 1-propi 1-eterra j ) 2,2,4-trirneti 1-3-heptenoa

d ) feno la k ) meti 1-propi 1-arnina

e) N-propi 1-azetarnida ' I ) O-di n i trobentzenoa

f ) rnetanola m) aze ton i t r i loa

g ) 2,2-dirnetil-3-isopropil n ) 4-hidroxi-1-butenoa

heptanoa

11 .S.- lzenda i t zazu ondoko konposatuok:

(CH3)2 N-COH e)

COOH

11.6.- C6HI4 konposatuaren isomero pos ib le g u z t i a k i d a t z i tzazu.

11.7.- Dik lorobentzenoaren. h i r u isomeroen formula e s t r u k t u r a l a k idatz

i tzazu. Zein d a beren formula e n ~ i r i k o a ? .

11.8.- 58 p i s u mo leku la r ra duten b i h id roka rbu roen formula estruktu-

r a l a k i d a t z i .

11.9.- Ondoko konposatu-b iko te ta t ik esan ze in t zuk d i r e n isomeroak

e ta zeintzuk ez, beren isomeria-mota ad ie raz i z .

a ) CH3CH2CH2CH3 eta (CH3)2CH CH3

b ) CH3CH=CH2 eta CH3CSCH

eta H2C - CH2

l

d ) CH3CH2CH2CH0 eta CH3COCH2CH3

e ) CH3CH2CH2COOH eta CH3CH2COOCH3

11.10.- Ondoko konposatueta t ik , zeintzuk dute c i s / t rans isomeria?.

Heuren formula e s t r u k t u r a l a k rnargotuz f roga ezazu) .

a ) 1, l -d ik loroetanoa c ) 1, l -d ik loroetenoa

b ) 1,2-dik loroetenoa d ) 1,2-dikloroetanoa

11.11 .- Azido t a r t a r i k o a k zenbat karbono as ime t r i ko du?. Zeintzuk

d i r a ? .

HOOC - CHOH - CHOH - COOH

11.12.- Ondoko konposatueta t ik zeintzuk agertzen dute isomeria opt i -

koa?.

b ) CH3CHOHC2H5 e ) CH3CHOHCH2CH2CH3

c ) B r CH=CH B r f ) CH3CH ( NH2) COOH

11.13.- B a l d i n konposatu baten konposaketa ehundar ra %70,7C, %13,7H

eta %15,7 O bada , zein izango da bere formula enp i r ikoa?.

11.14.- Karbono, oxigeno eta hidrogenoz osatu tako substantz ia o r g a n i

k o bateko 0,25 g erretzean, 0,568 g COZ eta 0,232 g u r

lor tzen d i r a . K a l k u l a t u konposatuaren formula enp i r i koa .

11.15.- H id roka rbu ro gaseoso batek %88,7 karbonoa du. Gas honetako

l i t r o batek 2,42 g p isa tzen d i t u b a l d i n t z a normaletan. Zein

d a konposatuaren formula enp i r i koa? .

11.16.- Zenbat karbono eta oxigeno dauka 500 g etanolak?

1 1.17.- Propanoak oxigenoarekin erreakzionatzen du C02 eta u ra ema-

teko.

a ) Erreakzioa forrnulatu, eta ka lku la tu , ba ld in tza normaletan

10 k g propano erretzen direnean lortzen den C02 bolume-

na.

b ) Gas karboniko hor i kare-ura soberatan (h idrox ido k a l tzi-

koa) pasarazten bada, zenbat ka l t z i o karbonato hauspea-

tuko da?.

c ) Lortzen den k a l tz io karbonato hor i , lehortuta dagoenean,

berotu egiten ba ld i n bada, zer erreakzio ernango du?.

11.18.- Hidrokarburo gaseoso batek %82,7 C bere ps iarek iko du.Gasa-

ren dentsitatea, 25OC-tan eta 755 mrn Hg presioan 2,36 g/l

da. Alkano bat edota h idrokarburo ezase bat da?.

12, - H 1 DROKARBUROAK

1 2 . 1 .- HIDROKARBURO- ITURRIAK

1 2 2 . - H l DROKARBUROEN PROP l ETATE F l S l KOAK

1 2 . 3 . - ALKANOEN E R R E A K Z I O K l M l K O A K

1 2 4 - H l DROKARBURO ASEGABEEN ERREAKT l BOTASUNA

1 2 . 5 . - HIDROKARGLIRO ASEGABEEN ERREAKZIOAK

1 2 6 - E T ILENOA ETA AZET l LENOA

1 2 . 7 . - BENTZENOAREN E G I T U R A

1 2 . 8 . - HIDROKARBURO AROMATIKOEN ERREAKZIOAK

12.1 . - H I DROKARBURO- I TURR I AK

Petrolioa eta berarek in batera egon ohi den c;ac na tu ra la a l -

kanoen eta beste substantzia organikoen i t u r r i n a ~ u s i eta funtsezkoenak

d i r a .PetroI ioa oso gar ran tz i tsua da, lehertzapen-rnotoreentzako erregaia

ber ta t i k lortzen delako eta konposatu organiko gehienen lorbiderako le-

hengaia delako.

Petrol io gordinak ez du berez rnerkatar i tzarako erab i l ga r r i t a -

sun zuzenik,baina bere d is t i l az io za t i ka tu t i k ha inbat produktu lor daite-

ke; ha la nola,gasa,petrol io-eterra, I igroina,gasol ina,kerosenoa,gas-oi I eta

fuel-oi Ia,oI io Iub r i f i ka tza i lea eta asfaItoa,zeinak berokuntzan,disoIbatzai-

le,erregai eta l ub r i f i ka t za i le moduan erabi l ba i t daitezke.

Gas na tu ra la ere h id rokarburo - i tu r r i ga r ran tz i t su ba t da.Pro-

duktu hau h id rokarburo t x i k iek osatzen dute(C, -et ik C -rainokcak )gehien- 8

ba t ;a ld iz petrol loan C kateadun h idrokarburoak ere sortzen d i r a . 40

Gas natu ra la ren konposaketa t i p i ko bat ondorengo h~ u izan

dai teke:~letanc~a,%82;Etanoa,%l0;Propanoa,%4;Butanoa,~2;~idrokarburo h¿n-

diagoak,%2.

Petrol ioa eta gas na tu ra la h id rokarburo aseen i t u r r i a k d i ren

b i tar tean,h idrokarburo aromatikoak har r i ka tze t i k ateratzen d i ra ,berez ik i .

Har r i katze,%8O karbono duen erregai na tu ra l a da.Airer i k gabe

berotzerakoan deskonposatu egi ten da ondoko produktu hauek ernanez: ha-

rr ikatz-gasa(CH eta H2 ,funtsean) ;cokea(ia karbono hutsa; labegaraietan

erabi l tzen dena)eta harr ikatz-rnundruna(1 i k i do bei tz eta l iskatsua) hidro-

ka rburo arornatikoen i t u r r i nagusiena dena.

Hauek d i r a harr ikatz-rnundrunet i k ,zat ikapenez,atera da i tezkeen

konposatu aromat i ko gar ran tz i tsuenak :

o 6 &CH. hCH3 4 Ben tzemoa Tol uenoa

Nafta 1 enoa An trazenoa

H i ru kresol isomeroak 0~

12-1 .TAULA: Harrikatz-mundrunetik datozen konposatu aromatiko gar ran tz i tsuenak .

Petrolioa da h idrokarburo aromatikoen b igar ren i tur r ia ,a lde

batet i k petro l ioaren egoera na tu ra lean au rk i da i tezkeelako, nahiz eta oso

proportzio t x i k i a n izan eta bestetik,karbono-kopuru egokia duten hidro-

ka rburo aseetat i k -desh idrogenazioz- konposatu aromat i koak lortzea po-

s ib le delako.

12.2.- HIDROKARBUROEN PROP IETATE F 1st KOAK

Fusio- eta i raki te-puntuak goratu egiten d i ra ,katea handiagoa

egiten den neur r ian , beren arteko Van der Waals indar rak handi tu egiten

b a i t dira.Lehenengo l au alkanoak,esate baterako, (C, -etik C4 -erakoak)ga-

sak d i r a ba ld in tza arruntetan,C5 -etik,CI6 -rakoak berr iz , l ik idoak dira

eta hor t i k aurrerakoak a rg i za r i i t xu rako sol idoak.Argizar ia hor i beste-

r i k ez b a i t da:katea luzeko,s6 - t i k ,C -era b i tarteko h idrokarburo ase- 30

en nahaste bat.

Hona hemen zenbai t hidcokarburoren fusio- eta i r ak i te-puntuak:

IZENA

Metanoa

Etanoa

Propanoa

n-Butanoa

Isobutanoa

n-Pentanoa

Isopentanoa

Neopentanoa

Hexanoa

Dekanoa

Etenoa

Propenoa

Etinoa

Propinoa

Bentzenoa

FORMULA

CH4

C2H6

C3H8

'qHl0 ( CH3) 3CH

C5H12 CH3CH2CH(CH3l2

( CH3 ) 4C

'gH14

5oH25 CH =CH2 2 '~H~=CHCH 3

C H X H

CHgCCH3

'gH6

9,5

68.7

174, O

-102,5

-47,7

Sublimatu egiten da

-23,2

80,l

Mclekularen geometriak sarean paketamendu on bat posibletzen

badu,fusio-puntuak espero ziren baino handiagoak izango dira;C6H6 eta

CH 2=CH molekula launetan edo CHzCH rnolekula l inealaren kasuetan ger-

tatzen den legez.Arrazoi berberagat i k n-alkanoen fusio-puntuak, i r ak i te-

-puntuak ez bezala,ez d i ra gradualki handi tzen.

Alderantziz, hau da,adarkadurak daudenean ,erra2 uler dai teke '

fusio-puntuak -eta irakite-puntuak ere bai - txikiagoak izatea konposatu

l inealen aldean(esate baterako isobutano eta isopentanoaren kasuak).Hei-

gaskortasuna , beraz,adarkadura-mai laren arabera handi tzen da, bai na adar-

kadura sirnetrikoa bada efektua kontrakoa da(neopentan0aren kasuan be-

zala).

~Lnposatu apolarrak direnez gero,disolbaezinak d i ra uretan.Al-

diz,disolbatzaile apolarretan edo polari tate txikikoetan,hala nola,eterra,

karbono( l V)k lorurca ,azetona eta abarretan disolbagarr iak d i ra.

12.3.- ALKANOEN ERREAKZ lO KlM l KOAK

Hidrokarburo aseen iner tz ia kirnikoaren kasua beren loturen

po la r i ta te t x i k i a n datza.Horregatik deitzen d i r a para f inak( "a f in i ta te tx i -

k i a " ) .Erreakzio-baldintza gogorretan, kateen haustura lor daiteke.Egitura

karbonatua aldatzen ez duten erreakzioak H atornoen ordezkapen-erreak-

zioak izaten d i r a eta errad ika len bidez egiten d i r a .

a ) Errekuntza

Al kanoen erreakz ior ik gar ran tz i tsuenetari ko bat da, hidrokarbu-

r o hauek erregai rnodura erabi l tzen direnean gertatzen dena da.Erreakzio-

aren hasieran beharrezkoa izaten da akt ibazio-energia gainditzeko bezaim

besteko energia (sugarra, t x inpar ta , . . . ) kanpot ik ematea.Hau betetzen bada

alkanoak ,edo orokorkiago esanez, h idrokarburo guzt iak erre egi ten d i ra

energi kan t i ta te handiak askatuz.Produktuak, behar besteko oxigenoa ba-

dago bederen, karbono dioxidoa eta u ra d i r a :

orokork i :

3n+l +- 'nH2n+2 2 '2 nC02 +(n+l )H20 + beroa

Hidrokarburoen oxidazioa era kontro la tu batez ere egin daiteke

h o r i da ,azken batean,alkoholen eta azidoen lorbide indust r ia laren rneto-

do bat .

b ) P i r o l i s i edo cracking-a

Konposatu baten beroagati ko deskonposaketa da.Al kanoak kata-

l isatza i l e baten zehar i ragan arazten direnean, 500-600°C-tara eta a i rer ik

gabe(errekuntza eragozteko) , beren rnoleku len C-H edo C-C loturak eten

egiten dira.Hort ik sortzen d i ren e r rad ika lak b i rkonb ina tu egiten d i r a be-

rehala,alkanoz(hauetariko asko adarka tuak) ,al kenoz eta hidrogenoz osa-

t u r i ko nahaste konplexua ernanez.

CH2 = CHCH2CH3 + H2

CH3CY = CHCH3 + H 2

Beroa CH3-CH2-CH2-CH CH2 = CHCH3 + CH4

CH3CH3 + CH2 = CH2

eta abar.

Hidrokarburo handien cracking-eti k katea txikiagoko alkeno

eta alkanoak sortzen d i r a , h idrokaruro a r ine t i k ,ordea,alkenoak eta hidro-

genoa sortzen d i r a berezi k i .

Petrol ioaren industr ian oso erreakzio garrantz i tsua da hau: 1 )

alkenoen i t u r r i bezala eta 2) katea luzeko alkanoak,gasol inaren tartea-

ren bar ruan sortzen d i ren alkanoak bihurtzeko.

Halogenazioa:

Erreakzio hau oso bor t izk i gertatzen da k loro eta rnetanozko

nahaste bat eguzki a rg i tan jartzen denean.CI-CI lotura eten egiten da

horreIa,CI - 2CI eta katen-erreakzio ba t i hasiera ernaten zaio, zeinean

C-H lotura apurtzen den.

Erreakzio hau oso zai l a da kontrolatzen eta azkenean geratzen

dena produktu kloratuen nabaste bat da, beren proportzioa erreaktiboen

proportzioaren rnenpekoa delar i k .

H 8

H-C-H + C12 - I H

+ HCI (doi tu gabe)

Metanoaren lau deribatu k lo ra tu hauek oso erabi l iak d i r a d i -

solbatzaile bezala.Etano eta propanoaren deribatu k loratuak ere disolba-

tzai le bezala erabi l tzen d i ra .

Ni trazioa

Erreakzio hau lurr in-fasean dagoen azido n i t r i koz egiten da,

alkanoaren hidrogeno baten ordez n i t ro talde bat sortzen delar ik :

8- - - -. RJ H + I HO ( - NO2 - R - NO2 + H20

C , , ,. Nitroalkanoa

Tartean sortzen d i ren e r rad i ka l l i b reak d i re la eta,egiazki lor-

tzen dena n i troalkanoen nahaste bat izaten da .Etanoak ,adibidez,ni troetano

CH3CH2N0 (g73) eta nitrometanoz CH NO (%27) osatutako nahastea ematen 2 3 2

du.

12.4.- H l DROKARBURO ASEGABEEN ERREAKT I BOTASUNA

Hidrokarburo asegabeen erreakt ibotasunaren azalpena lotura

b iko i t z eta h i ruko i tzen izaeran b i l a t u behar da.

Lot u ra b i ko i tza, uste ohi z i tekeenaren kontra ,ez dago b i lotura

berdinez osoturik.Kontutan h a r t u behar da karbonoak lo tura bikoitzaren-

tzat sp2 h ib r idaz ioa hartzen duela.0rduan lo tura bat sp2 o rb i t a l h i b r i -

do b i r en arteko a lo tura den bi tartean,bestea h i b r i da tu gabeko p orb i ta l

paraleloen ar teko u lo tura da.Lotura h i ruko i tza sp o rb i t a l h i b r i do biren

arteko n lo tura batez eta h i b r i da tu gabeko. p o rb i ta lek in egindako n lotu-

r a b i z osotur ik dagc,.

Beheko tau lan ikus da i tekeeneez, lo tu ra b iko i tzaren energia ez

da lo tura sinplearen doblea, tx ik iagoa da ,nondik ondoriozta b a i t daiteke

n lo tura a lo tu ra baino ahulagoa dela(598-347=251 KJ/mol, n loturarentzat

o lo turaren 347 KJ/mol-en aldean).Are ahulagoa da lo tura hirukoitzaren

b igar ren n lo tura.

Horrela ba,erraz u le r daiteke lo tu ra anizkoitzak sinplea bihur-

tzeko duen joera ; horretarako duen b ide baka r ra adizio-erreakzioa delar ik.

KONPOSATUA LOTURA DISTANTZIA ( A ) ENERGIA(KJ/mol)

CH CH C-C 1.20

Aikancen i n e r t ~ i a ~ i m i k o a r e n kontra,alkenoak(C H )eta a lk ino- n 2n

ak(CnH 2 n - 2 ,ber-en lo:ura b iko i tz eta h i ruko i tzekin,oso erreakt iboak d i r a

ordezkapen-t%ont,osatuak eman beharrean adizio-konposatuak ematen di tuz-

te la r i k .

12.5.- H I DROKARGURO ASEGABEEN ERREAKZ 1 OAK

a ) Adizio-erreakz ioak ---

Adizio-erreakzioen aurrean lo tura h i r uko i tza b iko i tza ba ino

erreakt iboagoa da.Lehen etapa batetan, lo tura h i ruko i t z bakoitzak erreak-

t ibo molekula bat hartzen di1 eta lo tura b iko i t za bihurtzen da,zeinak,

er reakt ibo gehiago b a l d i n badago, beste molekula ha r ba i t dezake, lo tura

sinplea b ihur tzen de la r i k .

H i drogenoa

Erreakzio hau ka ta l isatzai le metal i ko batek in(Pt ,PL,Ni eta abar

gerta o t i da .Azken produktua a lkano bat da,nahiz eta lo tura h i ruko i tza-

ren kasuan b i ta r teko etapan alkeno b?t lortzen den:

R-CH=CH-R' + H2 - R-CH2-CH -R' 2

R-CZC-R 1 H2 R-CH=CH-R' R-CH -CH -RI 2 2

Ha logenoak

Karburo( l V ) k lorurotan egindako brornozko disol uzio gor r ia erre-

ak t ibo anal i t i ko bezala erab i l tzen da asegabetasunak detektatzeko zeren

eta,kasu posi t iboan,disoluzioak bere kolorea gal tzen ba i t du,bromoa bere-

ha l a f inkatzen delako lo tura b iko i t z edo hirukoi tzean.

CH3-CH = CH2 + Br2 ---.r CH3-CHBr-CH2Br

propenoa 1 ,2-c o hrornopropanoa

HC =CH + 2 Br2 - Br2CH - CHBr2

Hi drogeno h a l uroak

CH3CH = CHCH3 + HCI - - - - r C H 3 C H C I - CH CH 2 3

2-bu tenoa 2-k l orobu tanoa

Olef i n a ez-simetr;koetan,CH =CH-CH - ren kasua,problema ba t 2

sortzen da ,b i p o s i b i l i t a t e agertzen d i re lako :

CH3 - CHI -CH3 (ger ta tzen dena) CH2 = CH - CH3 + HI -

CH21 - CH -CH3 (ez da ger ta tzen) 2

Horre lako kasuetan Markovn i kov-en a r a u a r i j a r r a i t u behar zaio;

hots, h idrogenoa karbono-atorno h idrogenatuenean s a r t u k o da.

Alkeno t x i k i a k a lkoho l sekundar io e r r a z b i h u r dai tezke,azido

s u l f u r i k o kon tzen t ra tuan d iso lbatuz e t a ondoren u r a gehi tuz. Er reakz io

o roko r ra ondokoa d a :

CH CH CH = CH2 + H20 - CH3CH2CHOH - CH3 3 2

1 butenoa 2 b u t anola

A r g i i k u s daitekeenez hemen e re Markovnikov-en a r a u a bete-

tzen da.

b ) Pol i meri zazio-erreakzioak

L o t u r a b i k o i t z e t i k masa moleku lar h a n d i k o adiz io-pol imeroak

sor dai tezke.Erreakzioa, k a t a l i sa tza i l e egok i ba ten laguntzaz, l o t u r a b i -

k o i t z ba ten i r e k i tze t ik sortzen d a j eneralean:

et i lenoa

... -CH -CH2-CH2-CH -CH2-CH C H -CH - .... 2 2 2 2 2

hau da,

pol ie t i lenoa

Bini l o kloruroa

B in i l o pol ik loruroa(BPK)

orokork i :

po I irneroa

Alkanoen antzera,hidrokarburo asegabeak er re egiten d i r a a i -

rean CC2 eta H 2 0 ernanez .Baina, ha iek ez bezala ,oso er raz ox ida da i tezke

perrnanganato disoluzio d i l u i t u batekin.Molekula apur tu egiten da asega-

betasun-tokian azidoak(eta zetonak adarkadurak badaude)ernanez.

R - C S C - R ' 1 KMn04 - R - COOH + HOOC - R ' R - C H = C H - R ' H2°

a z i doa az idoa

Edo bestela, adarkaduraren bat badago eta asegabetasuna rnutu-

r rean ba l d i n badago:

zetona

12.6.- ET ILENO ETA AZET ILENOA

a ) Eti lenoa

Indus t r ia petrokirnikoaren p roduk tu r i k garrantzi tsuena da ag ian

Merkatar i tzarako alkanoen cracking-aren bidez lortzen da,600°C baino go-

r ako tenperaturetara.

Ondorengo i r ud ian agertzen d i r a e t i lenotik a tera daitezkeen

zenbait produktu eta horiek lortzeko erabi ltzen d i ren erreakzioak.

Horrela ,adibidez, BPK p last ikoa lortzeko, hurrengo erreakzioei ja-

r r a i t u z egiten da:

C12 -HC1 Polim.

CH = CH2 - CH2C1 - CH2CL - CH2 = CHCl - BPK 2

CH20HCH20H

Antizoztai lea

Detergente l i k idoak \

CH3CH20H

Diso lbatza i le eta b i ta r teko produktua

CH, = CHCl - BPK

Pol ie t i lenoa

ies t i renoa

Pc*lieti lenoa,ikusi denez,etilenoaren polimerizazio zuzenez lor-

tzen da.

Eti lenoaren oxidazio ka ta l i t i ko t i k et i leno oxidoa sortzen da

(epoxido bat ) zeina beste produktuen lorpenerako b i tarteko bezala oso

e rab i l i a b a i t da:

/O\ / H20 CH20H - CH20H

CH, = CH2 + 4 O _CH2 - CH2 2 L c H 2 0 H - cH2Nn2

Et i leno oxidoa NH.3

Alkohol e t i l ikoa bezalako produktu garrantz i tsua ere et i lenoa-

ren h id ra taz io zuzenetik sortzen da:

b ) Azet i lenoa

Azet i lenoa k a l tz io karburoaren h id ro l i s ia t i k sortzen da ,zeina

karea eta cockea labe e lekt r iko batetan berotuz ateratzen ba i t da.

CaO + 3~ 20000C - cac2 + co

HCI-ren adizioz b i n i l o k loruroa sortzen da eta hernendik BPK-a

lortzen da: HC I Polirn.

HC ; CH - H2C = CHCl - BPK

Azeti lenoak u ra har dezake(kata1 i t i kok i )azetaIdehidoa ernanez,

zeina hainbat konposatu organikoren sintesirakc. lehengaia ba i t da.

Lotura hirukoitzeko hidrogenoek azido izaera apur bat dauka-

te eta,beraz,rnetalengatik ordezkatuak izan daitezke:

+ HC CH + Na -HC C- Na + 4 H

2

Sodio azeti Iuroa

+ t Metal astunen,Ag eta Cu -ren kasuan adibidez,gatzak oso

erraz eratzen d i r a eta hauspeatu egi ten d i r a disol uzioan .Hau izan da i te-

ke lo tura h i rukoi tzaren posizioa igartzeko prozedura bat.Horrela,esate ba-

terako,2-butinoak,CH C CCH3,ez d u hauspeakinik ematen eta 1 but inoak 3 ordea, ba i :

12.7.- BENTZENOAREN EGITURA

Kekulé-k proposatur iko eg i tu ra k l as i ko t i k , h i r u lo tura b iko i tz

a l ternatuak ,ondoriozta da i teke bentzenoak erraztasun handiz eman behar-

Ro d i tue la adizio-erreakzioak.

Baina p rak t i kan ez da hor i gertatzen.Adibidez,oso bald in tza

energetiko batzutan eta ka ta l isatzai leekin soi l i k gertatzen da bentzeno-

aren hidrogenoarek i k o adizio-erreakzioa ,zi k lohexanoa emateko:

Ai tz i t i k , bentzenoaren erreakzio ezaugarrienetako eta errazeneta-

k o bat bere h idrogenoen ordezkapen-erreakzioa da ,eraztunak' a l da tu gabe

i rauten duelar i k . Propietate hauek ez datoz inolaz ere, lo tura bikoitzare-

k i n bat eta ezetsi egi ten dute neur r i batetan bederen, Kekulé-ren proposa-

mena.

Neurketa experimentalak frogatzen digutenez, bentzenoa eraztun

hexagonal laun batez osotur ik dago,karbono-karbono lo tura guztien dis-

tantz ia berd ina de la r i k , lo tura s inp le eta b iko i t za r i dagokien distantzien

tartekoa, ha in zuzen ere.

Orbi t a len teor iak ernaten d i g u n aza lpenaren arabera,karbono

bentzenikoek sp2 h i b r i d a z i o a ha r t zen dute e ta eraz tunaren eg í tu ra sp2 OF

b i t a l h i b r i d o e n a r teko o lo turen b i t a r t e z e r a i k i t z e n da.Beste sei o r b i t a l p

geratzen d i r a h i b r i d a t u gabe,eraztunáren p l a n u a r e n el k a r t z u t a k ,bakoi-

tzak elmktroi b a k a r r a r e k i n . 0 r b i t a l guz t i hauek l a t e r a l k i lotzen d i r a e lke-

r r e k i n n l o t u r a j a r r a i deslekutua osatuz ,erd ia eraz tunaren p lanuaren ga i -

ne t i k e ta beste e r d i a azpi t i k .

12.8.- HIDROKARBURO AROMATIKOEN ERREAKZIOAK

Ha logenazioa

AICI 3,FeBr3 beza lako k a t a l i s a t z a i l e a k e rab i l t zen d i r a .

Scilfonazioa

Bentzenoa e ta az ido s u l f u r i k o kontzent ra tua berotuz eg i ten da.

Azi do ben tzenosu l fon i koa

Ni t raz ioa

N i t r o ta lde b a t e r r a z s a r da i teke az ido n i t r i k o kontzent ra tua-

rek in ,az ido s u l f u r i k o kontzent ra tuan d i s o l b a t u r i k .

0- H + H O - No2 H2S04 0 N02 + H2° I -

kan t z .

b ) Or ien taz ioa ordezkapen-erreakzioetan

Oso b a l d i n t z a energet ikoetan e ta e r r e a k t i boa soberan e rab i l i z

d in i t robentzenoa ere e r a dai teke.Baina zein,orto-,meta- a l a pa ra - ?

Eraztun bentzenikoan b igar ren talde ba t sartzen denean,bere

posizioa aur re t i k zegoen taldeak determinatzen du.Talde hau akt ibatza i -

lea bada, hau da, bentzenoaren erreakt i botasuna areagotzen badu (-OH,-R.. .)

sartzen den b igar ren ta l dea orto- eta para- posizioetan koka arazten da

a i tz i t i k ,desakt ibatzai lea bada(-NO2 ,-CHO, -COOH eta abar ) meta posizio-

an koka arazten du.

Horrela ba,nitrobentzenoaren n i t raz ioar i jar ra i tzen bazaio , m-di n i trobentzenoa lortuko da funtsean.

Alderantziz,toluenoaren n i t raz ioa egiten bada,o- eta p- ni t roto-

luenoz osatur iko nahastea lor tuko da.Eta erreakt ibo gehiagorekin 2,4,6-

- tr in i t rotoluenoa(TNT) lortzen da,oso lehergai l u indar tsua berau.

Albo-kateen erreakzioak

Albo-kateedun h idrokarburo aromatikoen erreakzioak ematen d i -

tuzte hor i bere eraztun aromatikoagat ik eta b a i bere albo-kateagat i k ere.

Tolueno eta k loroa nahasten bad i tugu erreakzioa,metilo taldea-

r e k i n edo eraztunareki n suerta da¡ teke,erreakzioa egi ten denean erabi l-

tzen d i ren bald in tzen arabera:

F-' c 1 2 L

FeC 1

(O)-CH~C I

Bentzi lo k loruroa

o-k Iorotol uenoa t ol uenoa

Areno a l k i lordezkatuetan oso interesgarriak izaten d i ra oxida-

tzai le borti tz Satekin(KMn04,K2Cr2 0 7 ) ematen diren oxidazio-erreakzioak

zeinetan albo-kateak azido karboxil iko taldeak bihurtzen diren:

oxidatz. CH2-CH2-CH 3 - O -COOH

n-propil bent zenoa o Azido bentzoi koa

AR l KETAK

12.1 .- Ordenatu, t x i k i t i k hand i ra ,hu r rengo h id roka rbu roen fus io e ta i r a k i -

te-puntuak:

a ) 3-eti l-pentanoa

b ) n-dodekanoa (C1 H 26)

c ) n-heptanoa

12.2.- Zer p r o d u k t u a te rako l i r a t e k e propanoaren p i r o l i s i a t i k ? .

12.3.- Nola l o r l i teke a lkoho l b a t 1-pentenoti k ? .Er reakz ioaren ekuazioa

i d a t z i .

12..4.- Est i renoa C6H5CH = CH2 formula duen bentzenoaren de r iba tua da.

I d a t z i polimerizazio-erreakzioa.Zer izen izango d u l o r tu tako po l i -

rneroak?

12.5.-' l d a t z i 1-pentinoak h idrogeno bromuroaren demasiarek in egi ten

duen er reakz ioaren ekuazioa.

12.6.- l da tz i t zazu e t i l o k l o r u r o a azet i lenot ik lor tzeko e g i n behar d i r e n

er reakz ioen ekuazioak.

12.7.- l d a t z i 1-brornonaftalenoaren l o rb idea ren e r reakz ioa na f ta leno t i k ha-

s i t a .

12.8.- l d a t z i fenol e ta az ido n i t r i k o kon tzen t ra tua ren a r teko er reakz ioa.

1 3 , - F U N T Z I O ORGAN I K O A K E T A B E R E N E Z A U G A R R I A K ,

1 3 . 1 . - HIDROKARBUROEN DERIBATU HALOGENODUNAK.

1 3 . 2 . - H l D R O X l L O TALDEA.

1 3 . 3 . - ALKOHOL ETA FENOLEN ERREAKZIOAK.

1 3 . 4 . - AMINAK.

1 3 5 . - KARBON l L O TALDEA

1 3 . 6 . - ALDEHIDO ETA ZETONEN ERREAKZIOAK.

1 3 . 7 . - KARBOX l L O TALDEA

1 3 . 8 . - AZ IDOEN ERREAKZIOAK.

1 3 . 9 . - KONPOSATU ORGAN l KOEN PROP l ETATE F I S I -

KOAK .

13.1 .- H l DROKARBUROEN DER IBATU HALOGENODUNAK.

Konposat u organiko halogenodunak (13.1 . i r ud i a ) u r r i a k

d i r a produktu na tu ra l bezala. B i tar teko produktu bezala e rab i l i ak

izateko sintetizatzen d i r a , beste substantzi bihurtzeko alegia.

13.1.Irudia: Brorno etanoren egi tura.

Euren erreakt i b i tatea ha logeno-atomoan datza. Karbonoare-

k i n lo tura po la r ra osatzen ba i t dute.

Eskuark i ematen den erreakzio mota da hau. Bertan, k a r -

bonoaren ka rga posi t ibo par tz ia la b i latzen duen nukleozale ( izaera

negat i boko er reakt i bo) batek halogeno atomoa ordezkatzen du. Era

honetan, halogenodunetat i k oso konposatu ezberdinak lortzen d i r a .

l 3 . l . l / l . - H idrox i lo taldeek eg in iko ordezkapena.

Alkoholak emateko erreakzioa da hau eta konposatu halo-

genoduna ur-disoluzio basikotan (KOH,AgOH,etab. ) berotuz burutzen

da.

l3 . l . l /2 . - Arnino ta ldeek eg in i ko ordezkapena.

Arninak lor tzeko e rab i 1 tzen da.

l 3 . l . l / 3 . - Z ianu ro ta ldeek e g i n i k o ordezkapena.

Ni t r i loak lor tzen d i r a honela konposatu hauek oso interes-

g a r r i a k d i r a beren er reak t ibo tasunagat ik e ta ka tean beste karbono

baten s a r r e r a ~ o s i b l e z t a t z e n dute lako.

E r reakz io hauek o le f i nak ernaten d i tuz te . l ngu rune bas i ko

sendoan a u r r e r a erarnaten d i r a , KOH d i so luz io kon tzen t ra tu b a t a lko-

ho le tan, ad ib idez:

R-CH-CH-R ' R-CH=CH-R' +HCI 1- - 1 - I- -,

CI H 1 C - , ,,

Olef i n a k eratzeko e r raz tasun ik hand iena konposatu haloge-

nodun te r t z ia r i oe tan nabar i t zen da.

Alkohol e ta fenolak d i r a h i d r o x i l o ta ldearen, -OH,jabeak..

H id rox i loa ka rbono ase b a t i l o tu ta dagoenean, konposatua a lkoho la

da , a l d i z , ka rbono aromat i k o b a t i l o tu ta dagoenean, fenola Ar-OH.

Adibidez:

Alkoholak Fenolak

Hidrox i lo taldeak u r antzeko ezaugarr i batzuk eransten

d izk ie alkoholei eta fenolei ; hauek uraren der i batuak d i r e l a suposa-

tzen b a i t da, hidrogeno bat a l k i l o edo a r i l o talde batez ordezkatuz

(13.2. l r u d i a ) .

- -- - -- e CH30H

13.2.Irudia: Ura eta metano1 rnolekulen egiturak

Hidroxi lo taldearen erreakt ibotasunak OH eta C-OH loture-

tan oxigenoak duen polar tasunar i zor zaio. Honela, b i erreakzio-tal-

de kontsidera di tzakegu: O-H loturak par te hartzen duen erreakzioak

(hauek, alkoholetan efa fenoletan gertatzen d i r a ) ; eta, C-OH lotura-

ren haustura eta OH-ren ga lera gertatzen d i ren erreakzioak, alkoho-

letan emandakoa baka r baka r r i k . Honen arrazoia zera da: C-OH lotu-

r a fenolikoa oso sendoa da, oxigenoaren elektroiak eraztunaren r

e lekt ro iek in interakzioak izaten di tuztelako deslokalizazioa oxigeno

berberai no hedatuz.

Era berean, fenolaren izaera azidoa azal dai teke efektu

honen ondoren OH loturaren polartasuna gehi tu egiten ba i t da, beraz +

H -ren ihes egi teko joera.

13.3.- ALKOHOL ETA FENOLEN ERREAKZIOAK.

13.3.1) eta 13.3.2) sai letan ikus iko d i tugun erreakzioak

O-H l o t u r a ~ e n hausdurak gertatzen d i r a ; ha la ere, 13.3.3. eta 13.3.4.

ataletakoak C-OH loturaren etenduraz egiten d i r a eta alkoholetan baka

r r i k ematen d i ra .

13.3.1 .- Gatz-formazio erreakzioak.

Fenolek gatzak osa ditzakete a l k a l i d i lu i tuek in , a ld iz ,

alkoholek ezin dezakete hor i egin, fenolen ezaugarr i azidoa ez dute-

lako.

Alkoholek metal aktiboenekin erreakzionatzen dute (uraren

moduan) ba ina emekiago.

+ H20 + Na - H O - ~ a + 4 H21

CH CH OH + Na - C H ~ C H ~ O - N ~ ' + 4 H21 3 2

Erreakzio hau fenolek a re azkarrago ematen dute.

13.3.2.- Ester i f ikazio-erreakzioak.

13.8.2.atalean ikus iko d i r a .

13.1 .l/l .sailean ikus i tako erreakzioen alderantzizkoak d i -

r a . Hemen -0H- batek halogeno bat ordezka'tzen du.

Erreakzio hau nahastean dagoen u ra kenduz eramaten da

aurrera edo HBr soberan gehituz, oreka eskumaratzeko. Alkohol ter-

tz iar ioek e r razk i ematen dute erreakzio 'hau.

13.3.4.- Al iminazio-erreakzioak.

Al kohol ak deshidratatzai le batek i n (S04H2 kontzentratuare-

k i n , adibidez) berotzerakoan n:olekulabarneko deshidratazio bat pa i -

ratzen dute, olef inak emateko. El iminazioak talde tertz iar ioetan erraz-

tasun handiagoz ematen d i r a , halogenodunetan bezala.

f H 3 CH - C - OH

, H2S04 i H 2 C H 3 - C + H O

3 1 k o n t z . CH3

1 2

C H 3 H-SO.

H - C H Z 4

-!-2 - 12- k o n t z . CH2 - CH2 + H 2 0

C H -OH- _!

Badago, ha la ere, b s t e b ide bat h idrataz ioa erdiesteko.

Alkohol bat , deshidratatzai le batez berotzen bada, 150°C ga ind i tu ga-

be eterrak lortzen d i r a b i molekulen arteko deshidratazioz.

Beren geldotasun kimikoa dela kausa h idrokarburo aseen

antzekoak d i r a . Batez ere disolbatzai le bezala erabi ltzen d i r a (13.3.

i r ud ia ) .

C

13.3.Irudia: SimerofLntzional b i r e n eg i tu rak a) etanola b) d i m e t i l e ter ra .

13.3.5.- Oxidazio-erreakzioak.

E r reakz io hauek a lkoho l p r i m a r i o , sekundar io e ta te r t z ia -

r i o a k e l k a r bere iz teko e r a b i l dai tezke. Alkohol p r i m a r i o batek , ox i -

datzen denean, (K2Cr207, KMu04-z) a ldeh ido b a t ematen du, zein a z i

do ta ra o x i d a b a i t d a i teke. Alkohol sekundar ioek zetonak sortzen d i -

tuzte, e ta azken ik , t e r t z ia r i oak b a l d i n t z a gogor re tan b a k a r r i k ox ida-

tzen d i r a , ka teen haus tu rak sor taraz iz .

R-CHLOH - Ox . R-CHO .

o x . R-COOH

' CHOH Ox . R--

R t ~ RI' CO

13.4.- AMINAK.

Amoniakoaren de r iba tuak beza la kon ts ide ra d i t zakegu arni-

n a k , non H atomoak (bat , b i edo h i r u r a k ) e r r a d i k a l h idrokarbona-

tuek ordezkatzen b a i t d i tuzte. H i r u amina-mota daude: x - imar io , se-

k u n d a r i o e ta t e r t z i a r i o izenekoak

R ,= N-R"

13.4. I rudia: Amoniako e t a e t i lamina molekulen eg i tu rak .

Ni trogeno-atomoaren e lek t ro i -b iko te ezlotzai lea arninen iza5

r a bas ikoaren e r a g i lea d a (amon iakoaren kasuan Sezala).

Ba ina amina a l i f a t i k o a k arnoniakoa be ra b a i n o basikoa-

goak d i r a , k a t e h idrokarbonatuen a lda rapen e lek t ron i ko ahu la ren

kausaz. Osterantzean, amina aromat ikoak ( a n i l i n a ) askoz ere base

ahu lagoak d i r a , fenoletan gertatzen den antzeko e fek tu e lek t ron ikoa

de la eta.

Aminetar ik inportanteena a n i l i n a da ni t robentzenoaren e-

r redukz ioz lor tzen d e l a r i k .

Aminek ernaten d i tuz ten er reakz io nagus iak ondoko hauek d i r a

13.4.1 .- ~ z i d o / b a s e er reakz ioak.

Arninek az ido o r g a n i k , ~ eta ez-organikoekin erreakzionatzen

dute, so l ido ion ikoak d i r e n amonio gatzak era tuz .

+ CH3 CH2 NHCH3 + HCI - CH3 CH2 N H2 CH3 CI-

Halogenodunekin gertatzen d i r a . Erreakzioan amino taldea-

ren H batek a l k i l o e r rad ika l bat ordezkatzen du. Alkilazio-erreakzio

ere esaten zaio.

NaOH CH3NH2 + ICH3 - CH3NHCH3 + H I

Erreakzio hau goian ikusi takoa (13. l. 1/2.atalean) da,

eta arninen lorbide-rnetodo bezala erabi l tzen da. Haluroa soberan era- - :bi l tzen bada, azkenengo emai tza arnonio kuaternar io gatza izaten da.

I C H 3 I C H 3 I C H 3 "3 I C H 3 NH3-CH 3 N H 2 C H 3 NH - CH3- CHgN-CH 3-[H3:fH3]' 1-

Amonio kua te rnar io gatzak R N'X-, NH'X- arnonio gatz inoc 4 4

ganikoen antzekoak d i r a egi turaren a ldet ik .

13.8.1. sai lean ikasten d i r a .

13.5.- KARBONILO TALDEA.

Aldehido eta zetonen ezaugarr i k imikoa karboni lo taldea \ C=O da. Aldehidoetan, karboni lo taldea e r rad i ka l hidrokarbonato 0 eta hidrogeno b a t i lotuta dago (H-CHO-n izan ez ik) . Zetonetan, be-

r r i z , bi e r rad i ka l h idrokarbonatur i lotuta egoten da.

Aldehidoak R - C=O Zetonak R- C=O HH R"

edo R-CHO edo R-CO-R '

@-(f l'

d ,a v; HCHO

Q CH3CHO

13.5.Irudia: Aldehido eta zetonaren egiturak.

Horrela, aldehidoetan karboni loa bet i katearen rnuturrean

dago eta zetonetan erdian.

Karboni lo taldearen >C=O egi tura elektronikoa, >C=C= lo-

tu ra bikoi tzarena bezalakoa da; hots, U lotura bat eta ll lotura batez

osatua. Baina b ien arteko d i ferentz iar ik handiena, oxigenoak ha in

elektronegatibotasun handia duenez gero, >C=O lotura i raunkork i po-

la r i za tua dagoela da.

Karboni lo taldearen erreakz ior ik ezaugarrienak adizio-e-

rreakzioak d i r a , lotura b iko i tza b a t i dagokion bezala. Karboni loak

C-ren gainean duen karga par tz ia l posi t iboak, er reakt i bo nukleoza-

leen adizioak bu l tza tu egiten d i tu .

Kate hidrokarbonatuei elek troien arteko aldarapenak ka r -

bonoaren karga par tz ia l pos¡ t iboa. neutral izatzeko joera du; hau da,

karboni loaren polartasuna qutxiagotzekoa. Honeqat i k aldehidoak zeto-

nak - ba ino erreaktibotasunagoak izaten d i ra . Erreaktibotasun-ordena

hauxe izango da:

13.6.- ALDEH l DO ETA ZETONEN ERREAKZ 1 OAK.

Erreakzio hauetan , erreakt i boaren a lde negat i boa karbo-

n i loaren karbonoari lotzen den b i tar tean, a lde posi t iboa (H atornoa

izan ohi da) oxigenoan lotzen da. Adizioa egin ondoren )C=O lotura

b iko i tza desagertu egiten da.

13.6.1/1.- Aldehido eta zetonek sodio b isu l f i toa, hidrogeno zianuroa,

etab. adizionatzen dituzte.

6+ 6- N D H S O ~ - ~ R ' A 'C /OH -S03H

6+6- + HCN - R \ y OH

S L '- CN

Goikoak konposatu disolbaezinak d i r a , eta h id ro l is iaz ha-

sierako konposatu karboni l ikoak birrernaten dituzte. Behekoak aldiz,

b i ta r teko produktuak d i r a , eta n i t r i lo taldea azidotara h id ro l isatzeko

erraztasunagat ik (-CN4COOH) azidoak sintetizatzeko interesgarr iak

d i ra .

Alkoholen adizioak hemi azetalak ematen d i t u eta hauek,

alkohola soberan izanik , ur-gal tze batez, kondensazioa jasaten dute,

azetal osoa l o r t u arte.

Azetalek eterren antzeko jokaera dute, eta oso geldoak

d i ra. Konposatu biologikoetan agertzen d i ra : glukosan, almidoian,

azido nuk leikotan, etabarretan.

13.6.1/2.- Karbonilo taldean egmikc beste adizio-erreakzioek ur-mole-

ku la baten galera dakarte. Honelako erreakzionak amoniakoaren deri - batu batzuk ematen dituzte: hidroxilaminak NH20H,hidrazinak NH NH

2 2' feni lhidrazinak C H NHNH2; amina primarioak RNH2; etab.

6 5

R R I I

R'-C=O + H,N-NH, + II

N-NH,

Adizio hauetan, NH -ren hidrogeno bat beti oxigeno kar - 2

boni l ikoarekin lotzen da.

Emai tza guztiak 3C=N- taldea dute.

13.6.2.- Oxidazio/erreduziozko erreakzioak .

Karboni lo taldearen erredukzioa hidrokarburotaraino he1

dkiteke, alkohol pr imario edo sekundarioetatik pasatuz. Aldehidoek

berr iz , azidotara oxida dai tezke.

R-CHO OX'- R-COOH

13.7.- KARBOX 1 LO TALDEA.

Azido organikoek beren molekuletan karboxi lo taldea

-C dute. Talde honetan karboni lo eta h idroxi lo taldeak elkartu-

r i k aurk i tzen d i tugu, baina euren arteko eragina hain hestua denez

gero, talde berezi batek bezala jokatzen du, berezko ezaugarriekin.

HCOOH CH3COOH

13.6.Irudia: Azido formikoa eta azetikoa-ren egiturak.

h p i e t a t e r i k garrantzitsuena izaera azidoa da. Karboxi- +

loren OH taldeak H konposatzen uzten du, a lkphol 'e ta fenolek baino

erraztasun gehiagoz karboniloak erakarpen elektroniko handia eragi-

ten du, O-H loturaren polartasuns gehituz.

,O R-C

O-H H + + ["-c <z] -

Honez gainera, karboxi lato anioiak ez du R-c *O- formula - 0

betetzen, karbonoa eta oxigenoaren arteko distantziak berdinak dire-

la experimentalki frogatu ba i t da. lkusten denez, karboxi lo taldea

U lotura b i k (C-O loturak) eta H lotura deslekutu batek (O-C-O elkar +

tzen dituena) osatzen dute, eta azken honek H ioiaren ir teera asko

errazten du.

Ordezkatzai leek azi dotasunean eragi ten dute. Elek troi-era-

karleak badira (CI) gehiagotu egiten dute; aldiz, elektroi-emaileak

badira ( R ) gutxiagotu egi ten dute.

CICH2-COOH > HCOOH > CH3-COOH

- 3 Azidotasun: Ka=1,4.10 ~ a = 1 k=1,8.10- 5

Serie a r r u n t a r e n azidoak a h u l a k d i r a euren konstanteak

10 -~ - ren rnai lakoak d i c e l a r i k .

Bestalde, karbonoaren ga inean k a r g a p a r t z i a l posi t iboa

dagoenez gero ( ka rbon i l o beza la) eta h i d r o x i l o ta ldea erraztasunez

h i g i d a i tekeez, az ido k a r b o x i l ikoen e r reakz io r i k ezaugarr iena OH t a l -

dearen ordezkapen nukleozalea da.

Ad ib ide g i sa , a z i l ha lu roak a i p a daitezke. Konposatu

hauek k a r b o x i l o funtz ioaren OH ta ldea h a logeno-atomo batez ordezka-

tuz lor tzen d i r a , eta s in tes i o rgan iko tan asko e rab i l t zen d i r a azidoen

ordez .

13.8.- AZIOOEN ERREAKZIOAK.

13.8.1 .- Azido/base er reakz ioak.

13.8.1/1.- Metal e ta base ezorganikoen a u r r e a n az ido beza la jokatzen

dute, gatzak emanez.

R - ~ 0 0 ~ ~ ~ ~ 0 ~ K - R - COOK + H20

13.8.1/2.- Basea amoniakoa denean, arnonio gatzak sortzen d i r a eta

hauek bero tzerakoan desh id ra ta tu eg i ten d i r a arnida p r imar ioak era-

tzeko.

Azkenengo k a s u honetan desh idra taz ioa areago j a r r a i de-

zakegu, b a l d i n t z a gogorretan, n i t r i l o a k l o r t u ar te .

N i t r i l o e n e r r e a k z i o r i k e r a b i l i e n a az ido k a r b o x i l i k o e t a r a i -

noko h i d r o l i s i a da , a u r r e k o er reakz ioaren a lderantz izkoa, a leg ia .

H2° R-CN - R-COOH

-NH 3

13.8.1/3.- Basea amina ( p r i m a r i o edo sekundar ioa) denean amonio

ga tzak lo r tzen d i r a eta hauek bero tuz amida N-ordezkatuak era tzen

d i r a (13 .7 . i rud ia) .

+ -H20 CH CH COOH + NH2CH3 - C H ~ C H ~ C O O - N H ~ C H ~ - CH3CH2CONHCH3

3 2

13.7.Irudia: Amida eta es te r tal- egi turak .

D iaz ido e t a d iam ina b a t b a d i t u g u , po l i am ida b a t s i n te t i za

dezakegu. Ad ib idez , n y Ion-a prozesu honen b i d e z s i n t e t i z a t u r i k o p o l i 2

m ida da.

- ( c H ~ ) ~ - N H - H 1 po l i am ida (ny lon-a)

Proteinak, materia b iz ia ren o inarr izko substantziak, pol ia midak d i r a k imikok i .

Azido eta alkohol batek erreakzionatzen dutenean . ester

bat eta u ra ematen dute. Prozesu hau i t zu l ga r r i a da eta alkohola

pr imar ioa denean errazago burutzen da.

ester i f ikazioa Azidoa + alkohola

- esterra + u ra

h idro l is ia

- - - R-CO @i-+-s O-Rt - R-COO-R1+H20

Azidoen OH taldearen ordezkatze-erreakziorik inportantea-

rena da.

Diazido eta dialkoholet ik abiatuz, poliester bat lor daite-

ke. Honelakoak d i r a dakrona edo "tergala" izeneko zuntzak.

Koipe eta ol ioak, l i k ido arruntenak, f 1 izer ina eta kate

luzeko azido organikoetat ik datozen ester na tu ra lak d i ra . Koipeak,

azido koipetsu saturatuez (palmit iko, esteariko,etab.) osatur iko soli-

doak d i r a ; olioak, ostean, azido insaturatuak (oleiko,etab.) di tuzten

l ik idoak d i ra .

Koipe edo o l io bat ur-disol&io basiko batez berotzen de-

nean, ester taldeak h id ro l i s ia jasatzen du, %apai i f ikazioaW deritzona

azido koipetsuen gatz a lka l inoak lortuz, xaboiak, alegia.

R - COO-CH, R -COONa CH,OH l + I

R'- COO-CH + 3NaOH -"Q, R1- COONa + CHOH I + I

R"-COO-CH, R-COONa CH,OH

KONPOSATU ORGAN 1 KOEN PROP l ETATE F I SI KOAK.

13.9.1 .- Urtze- eta i raki te-puntuak.

Ondorengo faktoreek baldintzatzen dituzte.

13.9.1/1.- Katearen neurr ia .

Urtze- (P ) eta i reki te-puntuak (Pi) albo-taldea luzetu u

a l a handiagotzen d i r a , Van der Waals-en indarren gehikuntzaren ka!

saz.

l3.9.1/2.- Paketatzea.

Molekulen geometriak paketatze ona errazten badu (C H CI, 6 5

HCH0,etab.) erakarpen-indarrak sendotuz, molekulak gehiago hu rb i l

daitezke eta b ide berean P -ak karbono-kopurua parea duten azidoak U

errazago paketa da i tezkeen bezala, urtze-puntuak ez dute a raur ik ,

ikurka-makurkazko g ra f i ko bat ba iz ik (13-1 .Taula). Beste serietan

ere berd in gertatzen da, ba ina ez ha in nabarmenki (13.8.irudia).

13-1.TAUi.A: Zenbait azido karboxilikoren ezaugari-i fisikoak.

Izena Izen arrunts

metanoiko

etanoiko

propanoiko

butanoiko

pentanoiko

hexanoiko

hexadek.gnoiko

oktadekanoiko

bentzeno-karboxiliko

8.4 1 101 1 osoa

Pu ( O C )

formiko

azetiko

propioniko

butiriko

balerianiko

kaproiko

palmitiko

esteariko

bentzoiko

16.6 1 118 1 osoa

-22 1 142 1 osoa

Pi ( O C )

63 1 268 1 disolbaezina

tasuna (lmg

70 1 287 (disolbaezina

13.8.Irudia: Alkanoen P eta Pi-en aldakuntzak katea- u

ren neurriarekiko

13.9.113.- Taldeen polartasuna.

Molekulek ta lde polar bat badute, euren arteko erakarpe-

na nabariagoa izango da, Pu eta Pi-ak gehituz.

Horregatik aldehido eta zetonen urtze- eta irekite-puntuak

dagozkien hidrokarburoenak baino al tuagoak izaten dira (bakarrik

HCHO eta CH3CH0 dira gasak ) . Ni trokonposatuak polarragoak dira,

eta beren Pi-ak pisu molekular berdineko alkoholen antzekoak dira.

Beste horrenbeste esan dezakegu nitriloetaz, -CN taldearen polartasun

handiarengatik.

Dakigunez, Hidrogeno-loturen agertzeak P eta Pi-ak ge- u hiagotzen ditu (13-2.Taula).

13-2.TAUi.A: Hidrogeno-loturaren eragina urtze- eta irakite-puntuetan.

Hidrogeno-lotura ~satzen duen talder Konposatuak

Alkoholak

Etierrak

Anlinak

Azidoak

Esterrak

Amidak

t

Ezaugarriak 1 ,

Pu eta Pi-ak antzeko pisu molekularreko hidrokarburoenak baino askoz altuagoak.

Hegaskorrak, batez ere lehengokoak.

Hidrogeno-lotura ahulak Pu eta Pi alkohc lenak baino baxuagoak

Akoholenak baino hidrogeno-lotura sendo- pgoak.Elkarketa molekularrak.Pu eta Pi-al alkoholenak baino altuagoak.

Pu eta Pi-ak dagozkien azidoenak baino bi xuagoak. Likido eta solidoak.

Hidrogeno-lotura oso sendoak,Pi-ak dagoz. kien azidoenak baino altuagoak.

Sol ido eta l ikido egoeran, alkohol eta fenolen molekulak

euAen arteko kateak eratuz aurk i tzen dira, hidrogeno-loturen bidez

elkarturik.

Hori del? eta, Pu eta Pi-ek dagozkien alkanoenak baino

altuagoak dira (13-3.taula). knela, etanoa -88,5OC-ko Pi duen gasa

den bi tartean, etanola 76OC-tara iraki ten duen l ikidoa da (alkohol

arrunt guzt iak l ikidoak giro-tenperaturan) .

Aminetan hidrogeno-loturak N atomoarekin ahulagoak dira

(lehen bi arninak gasak dira). Hala ere, azidoen hidrogeno-loturak

alkoholenak baino indartsuagoak dira OH taldea polarizatuagoa dagoz

lako. Gai nera , lotura hau karbonikoaren oxigenoaz osotzen da, dime- ro bat eratuz.

O...H-O , R-C C-R

04.. .O

13-3.TAULA: Zenbait konposatu organikoren propietate fisikoak.

Izena

Metanoa Etanoa Propanoa Butanoa Bentzenoa Bromoetanoa Metanola Etanola n-hexanola Fenola Dietil eterra Metilamina Anilina Formaldehidoa Azetaldehidoa Butanala Azetona Butanona

Pisu molekularra Disolbagarritasun g /lo0 g ur

Disolbaezina ll

$1

$1

II

0.9 Oso disolbagarria

II

096 9.3 7.5

030 disolbagarria 0.8

Qso disolbagarria Il

3.7 &o disolbagarria

25.9

Egitura hauek lurrun egoeran ere irauten dute eta azido

karboxi l ikoen Pu eta Pi-ak pisu molekular berdintsuko alkoholak bai

no handiagoak dira (13.9.irudia).

13.9.Irudia: Zenbait ser ieren irakite-puntuak karbono-atomo kopuruarekiko.

13.9.2.- Disolbagarr i tasuna.

Beheko fak toreek baldintzatzen dute:

l3.9.2/1.- Talde funtzionala.

Konposatu organikoek izaera ion ikor i k ez dutenez gero,

eta beren polartasuna handiegia ez denez, gehienak disolbatzai le

organikoetan d iso lbagarr iak d i ra . Talde funtzional baten bidez u r

-molekulek i n hidrogeno-loturak forrnatzeko ga i direnak baka r r i k izan-

go d i r a u ra tan d iso lbagarr iak. Talde ho r r i talde h id rog i lo esaten

zaio.

Baldintza hau betetzen ez dutenez, h idrokarburoak konpo-

satu halogenodunak,esterrak,etab.' disolbaezinak izango d i r a uretan,

ba ina b a i organikotan d iso lbagarr iak. Konposatu hauetat ik batzuk

(gas01 inak, bentzonoak, karbono ( I V ) k loruroak eta e t i lo azetatoak)

giro-tenperaturan l i k idoak d i r a eta disolbatzai letzat erabi ltzen d i ra .

Ostean, alkohol azido eta aminek ur-rnolekulek i n er razk i

osa d i tzakete hidrogeno-loturak, uretan d iso lbagarr i izanik .

Bestalde, eterrak beraien molekulen ar teko hidrogeno-lotu-

r a k ez in osa ditzaketenez, ur-molekulekin sortzen di tuzte beren oxi-

geno-atomoaren bidez (13.lO.irudia).

13.10.Irudia: Ura eta eter-molekulen arteko hidrogeno-loturak.

Berdin gertatzen zaie aldehido eta zetonei , h idrokarburo

eta alkoholen tarteko disolbagarr i tasuna dutelako.

lkusi takoak ez du esan nahi alkohol, azido, arnina, eter,

aldehido eta zetona guzt iak uretan d iso lbagarr iak d i ren ik . Badago

disolbagarr i tasun-muga bat katearen tamainak ja r r i takoa .

13.9.2/2.- Katearen neur r ia .

Edozein ka te hidrokarbonatuak izaera hidrofobo eta l ipof i -

loa du. Beraz, katea renbat eta luzeagoa izan, uretan d iso lbagarr i -

tasun gutxiagoa izango dute ba ina disolbatzai le organikoetan handi?

goa .

Serie bateko lehenengoko konposatuak baka r r i k d i r a ure-

tan d iso lbagar r iak , eta d iso lbagarr i tasuna gutx iagotu egiten da iza?

r a hidrofoboa handi tzen den hei nean; h i r u lehen azi doak proportzio

guzt ietan disolbatzen d i r a uretan ba ina C - t i k aurrerakoak i a disot- 8 baezinak d i r a . H i ru lehen alkoholak ere guzt iz d iso lbagarr iak d i r a ,

ba ina C -et ik aurrerakoak ez. Talde h id rox i lo bat ba ino gehiago d i - S

tuzten alkoholak ez dute a rau hau betetzen (CH3CHOHCHOHCH2CH2CH3)

po l ia lkohola guzt iz d iso lbagarr ia da.

Xaboi a r run ta ka te luzeko azido baten gatz a lka l inoa da +

RCOO-Na . Xaboiaren anioiak kate hidrokarbonatu hidrofobo (edo l i-

pof i lo) luze batez osoturik daude, muturrean talde h idrof i loa (-COO-)

dute lar i k . Xaboiaren ahalmen detergentea izaera b i ko i tza honi esker

azaltzen da:

1 .- Kate hidrokarbonatuak, l ipof i loak, koipezko tantak -zikintasuna-

ren sortzai leak- disolbatzen d i tu .

2.- Karboxi la to io iak, h id ro f i loak, koipe-tanta uretan disolbatzen

du, sistema osoa garbi tzen a r i den ehunetik banatuz (13.11 . i ru-

d i r a ) .

HOH . .

Koipe

C m . . . HOH

hidrokarbonatua

13. l l . I rud ia: Xaboiaren garbi-ekintza.

13.9.3.- Ezaugarr i organoleptikoak.

Konposatu askoren usa¡ nak oso bereziak d i r a : esterrek

f r u i t u - k a i n atsegina izan ohi dute; aldehido baxuek usain asalda-

g a r r i a duten bi tartean a l tuenak perfumegintzan erabi l tzen d i r a lore-

-usaina dutelako; aminen lehen gaiek arra in-usaina dute; azido lu-

zeak koipe-i txurako sol idoak d i r a eta C tarainoko azido motzak u- 9-

sa in b i z i ko l i k idoak (13-4.taula).

11-4.TAULA: Zenbait esentzia naturalen esterrak.

ESENTZIAK

Albarikokea

Koinaka eta ardoa

Magurdia

Jazmina

Sagarra

Muxika

Laranja

Madaria

Anana

Banana

Rona

Arrosa

Mahatsa

USAINA EMATEN DIETEN ESTERRAK

Etilo eta amilo butiratoak

Etilo heptanoatoa

Isobutilo formiato eta azetatoa

Bentzilo azetatoa

Isoamilo isobalerianatoa eta etilo butirato eta propionatoa

Etilo formiatoa, butirato eta isobalerianatoa

O tilo azetatoa

Isioamilo azetatoa

Metilo, etilo, butilo eta isoamilo butiratoak

Amilo eta isoamilo azetatoak eta isoamilo isobalerianatoa

Etilo formiatoa

Etilo butirato eta nonanoatoa eta amilo undezilatoa

Etilo formiato eta heptanoatoa.

AR I KETAK.

13.1 .- Ordena itzazu, t x i k i t i k handi ra, uretan duten d iso lbagarr i ta-

sunaren arabera hurrengo substantziak:

a ) Butanona

b ) Dieti le ter ra

c ) Klorometanoa

d ) Et i lamina.

13.2.- Hidrokarburo aseen formula orokorra CnH2n+2 bada, zein izan-

go da amina pr imar io aseena?.

13.3.- 1-Butanol, 2-butano1 eta etanolarekin baka r r i k nola lor l i tezke

CH COOC4H9 formuladun b i ester isomero?.Ekuazioak idatz i . 3

13.4.- Hurrengo konposatuen artean esan zeinei dagozkien fusio eta

i r a k i te pun tu r i k handienak eta tx ik ienak:

a ) b u t i lamina

b ) azido pentanoikoa

C ) etanoa

d ) azetonit i loa

e ) karbono (VI ) k loruroa

f ) etanola

g ) azido 1,4-butanodioikoa.

13.5.- Idatz ezazu ko ipe baten saponifikazio-erreakzioa.

13.6.- ldatz ezazu e t i l o bromuroak amoniako soberaz ematen duen

erreakzioaren ekuazioa .

13.7.- Nola l i b r a l i teke 1-bromobutanoa azido butanoikoa?.

kimika ubi

Documents

Transcript of kimika ubi

Ubi es pecunia mea?

FISIKA ETA KIMIKA 4 DBH HASI ESKEMA INTERNET 1O · Gluzidoak Lipidoak Proteinak Polimero sintetikoak Polimero sintetikoak eta ingurumena . FISIKA ETA KIMIKA 4 DBH Kimika eta karbonoa

1. ubi societas, ubi jus

Kimika ( pdf , 3.98 MB )

5. ebaluazio-irizpideak fisika eta kimika arloan

expo kimika paul.pptx

Cristina González Oñate - UBI

Trabajo de Kimika de Lesly,Gaby y Caro

Expocision de Kimika Kennia

Fisika - Kimika Batxilergoa 1

Professor Mario Raposo Ubi

Ubi tu, ibi et ille 3

UBI Presentation Mar 2015

Kimika 1 Expo

GUIA ubi edición impresa en PDF

Ubi Cook presentation

KIMIKA Diciembre 2011

UBI HABITAS

KIMIKA ZIENTZIEN FAKULTATEA FACULTAD DE CIENCIAS …

KIMIKA ZIENTZIEN FAKULTATEA