ОТЧЁТ ПО ХИМИИ

ЛЕКЦИЯ №4

ТЕМА:

ГЛАВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

ЖИЗНИ:

АЗОТ И ФОСФОР

Масленниковой Инны

9 «Б» класс

Общая характеристика подгруппы азота.
Подгруппу азота составляют пять элементов: азот, фосфор, сурьма, мышьяк и висмут. Это элементы V группы периодической системы Д. И. Менделеева На внешнем энергетическом уровне их элементы имеют по пять электронов – ns2np3. Поэтому высшая степень окисления этих элементов равна +5, низшая
-3, характерна и +3.

Свойства элементов подгруппы азота
|Свойства |N |P |As |Sb |Bi |
|Заряд ядра |7 |15 |33 |51 |83 |
|Валентные электроны |2s22p3 |3s23p3 |4s24p3 |5s25p3 |6s26p3|
|Энергия ионизации атома, эВ|14,5 |19,5 |9,8 |8,6 |7,3 |
|Относительная |3,07 |2,1 |2,2 |1,87 |1,67 |
|электроотрицательность | | | | | |
|Степень окисления в |+5, +4, +3,|+5, +4, |+5, |+5, +3,|+5, |
|соеденениях |+2, +1, -3,|+3, +1, |+3, -3 |-3 |+3, -3|
| |-2, -1 |-3, -2 | | | |
|Радиус атома |0,071 |0,13 |0,15 |0,16 |0,18 |
|Температура плавления |-209,9 |44,3 |816,9 |630,8 |271,4 |
|Температура кипения |-195,9 |279,9 |615,9 |1634,9 |1559,3|

С водородом элементы подгруппы азота образуют соединения состава RH3.
Молекулы RH3 имеют пирамидальную форму. В соединениях связи с водородом более прочные, чем в соответствующих соединениях подгруппы кислорода и особенно подгруппы галогенов. Поэтому водородные соединения элементов подгруппы азота в водных растворах не образуют ионов водорода. С кислородом элементы подгруппы азота образуют оксиды общей формулы R2O3 и R2O5.
Оксидам соответствуют кислоты HRO2 и HRO3 (и ортокислоты H3RO4, кроме азота). В пределах подгруппы характер оксидов изменяется так: N2O3 – кислотный оксид; P4O6 – слабокислотный оксид; As2O3 – амфотерный оксид с преобладанием кислотных свойств; Sb2O3 - амфотерный оксид с преобладанием основных свойств; Bi2o3 – основный оксид. Таким образом, кислотные свойства оксидов состава R2O3 и R2O5 уменьшаются с ростом порядкового номера элемента. В подгруппе с ростом порядкового номера неметаллические свойства убывают, а металлические усиливаются. Этим объясняется уменьшение прочности водородных соединений RH3 от NH3 к BiH3, а также уменьшение прочности кислородных соединений в обратном порядке.

Элементы V А-подгруппы открывались в разное время, знания о них накапливались на протяжении столетий, постепенно увеличиваясь и углубляясь.

Хронология открытия химических элементов V А-подгруппы
|Элемент |Дата и авторы открытия |Город, страна |
| N |1772г, Д. Резердорф |Эдинбург, Шотландия |
| P |1669г, Х. Брант |Гамбург, Германия |
| As |1250г, Альберт Великий |Больштедт, Германия |
| Sb | Известен с древних времён |
| Bi | Известен с XV века |

Степени окисления N и Р и отвечающие им соединения
|N-3 |NH3, Mg3N2, NH4OH, NH4Cl |
|N-2 |N2H4 |
|N-1 |N2H2, NH2OH |
|N0 |N, N2 |
|N+1 |N2O |
|N+2 |NO |
|N+3 |N2O3, HNO2, NaNO2, NCl3 |
|N+4 |NO2, N2O4 |
|N+5 |N2O5, HNO3, KNO3 |
|P-3 |PH3 |
|P-2 |P2H4 |
|P0 |P, P2, P4 |
|P+3 |PCl3, P2O3, H3PO3 |
|P+5 |PCl5, P2O5, P4O10, HPO3, H3PO4, H4P2O2, Na3PO4, CaHPO4 |

Азот.
Азот в природе встречается главным образом в свободном состоянии. В воздухе объёмная доля его составляет 78,09%. Соединения азота в небольших количествах содержатся в почвах. Азот входит в состав белковых веществ и многих естественных органических соединений. Общее содержание азота в земной коре 0,01%. В технике азот получают из жидкого воздуха: воздух переводят в жидкое состояние, а затем испарением отделяют азот от менее летучего кислорода (tкип азота -195,8оС, кислорода -183оС). Полученный таким образом азот содержит примеси благородных газов (преимущественно аргона). Чистый азот можно получить в лабораторных условиях, разлагая при нагревании нитрит аммония: t

NH4OH2=N2 + H2O

Атом азота имеет следующее строение:

[pic]

Молекула азота образована тройной ковалентной связью атомов: двумя пи- связями и одной сигма - связью. Молекула азота распадается на атомы при температуре 2000оС. Жидкий азот хранится в сосуде Дьюра.
Физические свойства азота. Азот – газ без цвета, вкуса и запаха, легче воздуха, растворимость в воде меньше, чем у кислорода.
Химические свойства азота. Молекула азота состоит из двух атомов, длина между ними очень мала, Тройная связь и её малая длина делают молекулу весьма прочной. Этим объясняется малая реакционная способность азота при обычной температуре.
При комнатной температуре азот непосредственно соединяется с литием:

6Li + N2 = 2Li3N
C другими металлами он реагирует лишь при высоких температурах, образуя нитриды: t o t o

3Сa + N2 = Ca3N2 2Al + N2 =
2AlN
С водородом азот соединяется в присутствии катализатора при высоком давлении и температур

N2 + 3H3 2NH3
При температуре электрической дуги (3000-4000оС) азот соединяется с кислородом:

N2 + O2 2NO
Азот образует с водородом несколько прочных соединений, из которых важнейшим является аммиак. Электронная формула молекулы аммиака такова:

[pic]
Получение и применение аммиака. В лабораторных условиях аммиак обычно получают слабым нагреванием смеси хлорида аммония с гашеной известью:

2NH4Cl + Ca (OH)2 = CaCl2 + 2NH3 + 2H2O
Основным промышленным способом получения аммиака является синтез его из азота и водорода. Реакция экзотермичная и обратимая: