Documentul prezintă competențele specifice și obiectivele operaționale legate de reacțiile chimice de substituție, incluzând experimente demonstrative cu natriu, fier, zinc și cupru. Acesta explică reacțiile chimice prin observații și ecuații, subliniind importanța reacțiilor de substituție în obținerea hidrogenului și a metalelor în industrie. Se discută, de asemenea, utilizarea reacției aluminiului cu oxidul de fier în aplicații practice precum sudarea șinelor de cale ferată.

2. COMPETENŢE SPECIFICE:
2.3 - Utilizarea aparaturii şi a echipamentelor de laborator, a tehnologiilor informatice pentru a
studia reacţii chimice;
2.4 - Interpretarea informaţiilor obţinute din grafice, tabele, fişe de observaţii;
3.4 - Elaborarea de ipoteze referitoare la produşii unei reacţii;
4.3 - Folosirea terminologiei specifice chimiei referitoare la reacţiile chimice.
OBIECTIVE OPERAŢIONALE:
O1: Să definească reacţiile de substituţie;
O2: Să prezinte forma generală a reacţiilor de
substituţie;
O3:Să dea exemple de reacţii de substituţie;
O4: Să prezinte importanţa reacţiilor de
substituţie
O5: Să aplice noţiunile învăţate în rezolvarea de
aplicaţii teoretice şi practice.
www.e-chimie.com

3. SĂ EXPERIMENTĂM…
Reacţia natriului cu apa
Taie o bucată de natriu cât un bob de grâu şi
aşeaz-o cu grijă la suprafaţa apei dintr-un
cristalizor, plasându-l pe o hârtie de filtru.
Acoperă cristalizorul cu o pâlnie din sticlă şi
urmăreşte desfăşurarea reacţiei de la distanţă.
Ce se observă?
După încetarea reacţiei, adaugă în soluţia
formată câteva picături de fenolftaleină. Ce ai
observat?
ATENŢIE! Datorită reactivităţii sale mari, natriul se păstrează în
petrol. Se va evita orice atingere cu mâna!!!
www.e-chimie.com

4. Are loc o reacţie energică.
În urma acesteia se degajă hidrogen, care
se aprinde, atunci când natriul este localizat
la suprafaţa apei. Flacăra prezintă culoarea
galbenă, datorită prezenţei vaporilor de
natriu.
În cristalizor se formează o soluţie de
hidroxid de sodiu (NaOH), care colorează
fenolftaleina în roşu-carmin.
ECUAŢIA REACŢIEI
2Na + 2HOH → 2NaOH+ H2↑
www.e-chimie.com

5. SĂ EXPERIMENTĂM…
Reacţia fierului cu sulfatul de cupru
Introdu un cui de fier într-o eprubetă
ce conţine soluţie de sulfat de cupru,
cunoscut şi sub denumirea de “piatră
vânătă” (CuSO4). Scoate-l apoi după
câteva minute.
Ce ai observat la suprafaţa cuiului?
Dar cu soluţia?
www.e-chimie.com

6. Cuiul s-a acoperit cu un strat roşiatic MODELAREA
de cupru (Cu). REACŢIEI
Soluţia albastră de piatră vânătă s-a
deschis la culoare datorită consumării
sulfatului de cupru. Dacă vom ţine
cuiul în continuare, soluţia se va
colora în verde, datorită formării
celuilalt produs de reacţie – sulfatul
de fier (FeSO4).
ECUAŢIA REACŢIEI
Fe +CuSO4 → FeSO4 + Cu↓
www.e-chimie.com

7. SĂ EXPERIMENTĂM…
Reacţia metalelor cu acidul clorhidric
Pune într-o eprubetă pulbere de zinc, într-o
alta pulbere de aluminiu şi într-o a treia
pulbere de cupru. Toarnă apoi, cu atenţie,
o soluţie de acid clorhidric (HCl).
Ce observi, dacă apropii un băţ de chibrit
deasupra fiecărei eprubete?
ATENŢIE! Acidul clorhidric poate
produce arsuri ale pielii!
www.e-chimie.com

8. Bulele de gaz care se degajă din primele
două eprubete se aprind şi odată cu aceasta
se aude o pocnitură.
Zincul şi aluminiul înlocuiesc hidrogenul din
acidul clorhidric, punându-l în libertate.
În a treia reacţia nu se produce, deoarece,
cuprul nu poate înlocui hidrogenul.
ECUAŢIILE REACŢIILOR
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑
Cu + HCl → nu reacţionează
www.e-chimie.com

9. SĂ EXPERIMENTĂM…
Reacţia cuprului cu nitratul de argint
Într-o eprubetă care conţine un fir de
cupru, toarnă o soluţie de nitrat de
argint (AgNO3) cunoscut şi sub
denumirea populară de “piatra
iadului”.
Ce se observă?
ATENŢIE! Nitratul de argint poate
produce arsuri ale pielii!
www.e-chimie.com

10. Pe firul de cupru se depune
argintul (Ag)
Soluţia se colorează în albastru,
datorită celuilalt produs de
reacţie format – nitratul de MODELAREA
cupru (Cu(NO3)2).
REACŢIEI
ECUAŢIA REACŢIEI
Cu +2AgNO3 → Fe(SO3)2 + 2Ag↓
www.e-chimie.com

11. Din observaţiile făcute în cele patru experimente, putem concluziona:
Reacţiile de substituţie sau reacţiile de simplă înlocuire sunt acele
reacţii în care un element chimic înlocuieşte un alt element chimic
dintr-o substanţă compusă.
Forma generală:
A + BC →AC + B
În reacţiile de substituţie:
-Un reactant este o substanţă simplă, iar celălalt
o combinaţie chimică;
- produşii de reacţie sunt o combinaţie chimică şi
o substanţă simplă;
- masa reactanţilor este egală cu masa produşilor
de reacţie.
www.e-chimie.com

12. Importanţa reacţiilor de substituţie:
Reacţia unor metale cu substanţe compuse care conţin hidrogen
(apă, acizi) este folosită la obţinerea hidrogenului în laborator
În industria metalurgică, se obţin metale din combinaţiile care le
au în alcătuire, prin reacţia de înlocuire a acestora cu alte metale
mai active.
Ştiaţi că…
Reacţia aluminiului cu oxidul de fier are aplicaţii
în aluminotermie? Ea se aplică la sudarea şinelor
de cale ferată şi mai nou la deschis seifuri
datorită temperaturii pe care o dezvoltă reacţia
2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe↑
www.e-chimie.com