Procese chimice principale
1) Neutralizarea
La tratarea unui acid cu o baza se obtine, in urma unei reactii de neutralizare, o sare si apa, ca de exemplu in cazul neutralizarii acidului clorhidric cu hidroxilul de sodiu:
Hcl + NaOH NaCl + H O
acid baza sare apa
Sarurile rezultate pot avea un caracter acid, neutru sau bazic; astfel, clorura de sodiu este o sare cu caracter neutru. O sare cu caracter acid, cum este clorura de amoniu, se obtine din reactia unui acid puternic cu o baza slaba:
Hcl + NH OH NH Cl + H O
O sare cu caracter bazic se obtine prin reactia unui acid slab cu o baza puternica, astfel reactia acidului acetic cu hidroxidul de sodiu, reactia de formare a acetatului de sodiu:
H C-COOH + NaOH H C-COONa + H O.
De multe ori, la neutralizarea acizilor se folosesc in locul hidroxizilor, carbonatii, care au o alcalinitate mai slaba. In acest caz, terminarea neutralizarii este indicata prin terminarea efervescentei, efervescenta datorata degajarii de dioxid de carbon. Spre exemplificare se afla mai jos reactia dintre acidul sulfuric si carbonatul de sodiu:
H SO + Na CO Na SO + H O + CO
Practic, terminarea neutralizarii se controleaza cu hartii indicatoare, hartii imbibate cu o substanta numita indicator. Aceasta substanta are proprietatea de a-si schimba culoarea la modificarea aciditatii mediului. Astfel, turnesolul in mediul acid este de culoare rosie, iar in mediul bazic este albastru, iar fenolftaleina, in mediu acid este incolora, iar in mediu bazic este rosie.
2) Oxidarea
Intr-un prim sens inseamna cresterea cantitatii de oxigen dintr-o molecula. Unele procese de oxidare, cum sunt ruginirea fierului, rancezirea grasimilor etc, sunt procese nedorite, caz in care se adauga antioxidanti, anticorosivi sau se folosesc ambalaje ermetice. In alte cazuri este necesara oxidarea; astfel: albirea tesaturilor, decolorarea parului, oxidarea parafinelor in acizi grasi etc.
Oxidarea se poate efectua chimic, in mediu acid, in care caz se folosesc: permanganatul de potasiu, cloratul de potasiu, acidul azotic, anhidrida acidului azotic, anhidrida acidului cromic, nitrobenzenul etc. In cazul in care se lucreaza in mediul bazic, se foloseste hipocloritul de sodiu (la albirea lanii), clorul (oxiclorura de calciu), permanganatul de potasiu, apa oxigenata etc. Nu sunt rare nici cazurile cand procesul se efectueaza cu ajutorul oxigenului atmosferic sau al celui pur.
3) Reducerea
Este procesul invers oxidarii. Cand o substanta este oxidata de o alta (numita oxidant), aceasta din urma, la randul ei se reduce. De aici se vede ca nu exista procese de izolare sau de reducere izolate, ele decurgand totdeauna impreuna. Se vorbeste de procese de un tip sau altul, doar din punctul de vedere al produsului final al reactiei, produsul care intereseaza.
Revenind la tema, prin reducere se prepara anilina din nitro-benzen; tot prin reducere apare imaginea fotografica, proces in care clorura si bromura de argint sunt reduse la argint metalic, cu ajutorul revelatorilor (metolul, hidrochinona etc).
Ca agenti reducatori se folosesc, in mediu acid, bisulfitul de sodiu, clorura stanoasa, iar in mediu bazic sulfura de sodiu sau ditionitul de sodiu. Deseori se efectueaza procese de reducere cu hidrogen gazos, in prezenta catalizatorilor metalici, ca platina, nichelul etc.
4) Precipitarea
Este procesul in care dintr-o solutie, in urma unei reactii se separa un compus, complet sau partial insolubil, sub forma de cristale, pulbere, fulgi etc. Astfel, la tratarea unei solutii de azotat de argint cu o solutie de clorura de sodiu se precipita imediat clorura de argint:
AgNO + NaCl AgCl + NaNO
Prin precipitare se prepara de exemplu, albastrul de Berlin in urma reactiei ferocianurii de potasiu cu clorura ferica.
5) Coagularea
Reactia de precipitare poate avea loc nu numai din solutii propriu-zise, ci si din solutii coloidale. Unii coloizi precipita (coaguleaza) sub influenta incalzirii, proces ce apare, de exemplu, la incalzirea albuminelor (albusului de ou), pe cand altii pot coagula sub influenta sarurilor. In acest fel se separa sapunul de resul alcoolilor, alcaliilor si de glicerina, prin adaugarea de clorura de sodiu (sarea de bucatarie). Clorura de sodiu fiind perfect solubila in apa, mareste diferenta de densitate dintre cele doua faze, separarea facandu-se mai usor.
6) Condensarea
Este o notiune cu doua sensuri. Din punct de vedere fizic, se intelege trecerea unei substante din stare gazoasa in stare lichida. Din punct de vedere chimic, condensarea este procesul in care doua molecule se leaga intre ele, eliminand, ca produsi secundari, molecule mai mici, mai simple (apa, acid clorhidric, amoniac etc). Repetarea acestui proces de foarte mute ori se numeste policondensare. Prin policondensare se prepara, de exemplu, bachelita, in urma eliminarii de apa dintre fenol si aldehida formica.
Procsele de condensare sunt accelerate de agentii chimici capabili sa fixeze produsul secundar eliminat. Astfel: substante capabile sa absoarba apa (cum sunt acidul sulfuric concentrat sau pentaoxidul de fosfor), substante alcaline sau acizi, in functie de produsul eliminat.
7) Esterificarea
Este un caz particular al reactiei de condensare. Ea se realizeaza in urma reactiei dintre un acid organic sau anorganic si un alcool:
acid alcool ester
H C-COOH + H C -OH H C-COO- H C + H O
acid alcool acetat de apa
acetic etilic etil
Procesul este reversibil, de aceea pentru a impiedica descompunerea esterului format, trebuie ca din vasul de reactie sa fie indepartat unul din produsii de reactie. Cel mai des se inlatura apa (mai rar esterul), folosind substante higroscopice cum ar fi acidul sulfuric concentrat.
Prin esterificare se prepara o serie de solventi cum ar fi acetatul de butil, acetatul de amil; o serie de arome artificiale, ca benzoatul de metil, formiatul de etil, acetatul de bornil etc.
8) Hidroliza
Este reactia dintre un compus si apa. In urma hidrolizei, compusul respectiv se scindeaza in produsi de reactie cu molecule mai mici. Hidroliza se accelereaza prin actiunea catalitica a unor acizi sau baze. Astfel hidroliza amidonului in dextrina se efectueaza in cataliza acida, iar hidroliza esterilor se poate face in cataliza bazica sau acida.
9) Saponificarea
Este reactia ce are loc in tratarea grasimilor cu alcalii puternice, sau neutralizarea acizilor grasi cu baze, fiind un caz particular al reactiei de hidroliza.
In principal, procesul saponificarii implica ruperea moleculelor de glicerina din grasimi, iar acizii grasi liberi sunt neutralizati cu alcaliile adaugate in mediul de reactie, obtinandu-se sarurile alcaline sau alcalino-pamantoase (in functie de baza folosita), ale acestora. In cazul in care fierberea grasimilor se face cu hidroxid de sodiu, se obtin sapunurile solide, iar in cazul hidroxidului de potasiu, se obtin sapunurile lichide sau sapunurile de potasiu.
Deoarece in timpul proceselor de saponificare a grasimilor are loc o spumare a lichidului, volumul vasului trebuie astfel ales incat spuma sa nu poata iesi din el ( sa fie de circa patru ori mai mare decat volumul de lichid cu care se va lucra).
10) Polimerizarea
Este un proces specific moleculelor cu legaturi carbon-carbon nesaturate (duble sau triple), proces in care aceste legaturi se rup partial, formandu-se altele noi care unesc intre ele moleculele. Fata de policondensare, in cazul polimerizarii nu rezulta produsi secundari. In acest mod se obtine, din etena, polietena, din clorura de vinil, policlorura de vinil etc.:
monomer polimer
n H C=CH -CH -CH -CH -CH
etena polietena
Catalizarea polimerizarilor se face de regula cu substante ce contin legaturi peroxidice (perhidrol, peroxid de benzoil etc.), dar calitatea polimerului este influentata si de alti factori cum sunt: temperatura, lumina, presiunea, aciditatea mediului, modul in care a fost efectuata reactia (in emulsie, in solutie sau in lipsa solventului).
