Общая характеристика элементов VA-группы. Азот

Содержание

Слайд 2

Элементы VA-группы

Элементы VA-группы

Слайд 3

Элементы VА-группы

Общая электронная формула:
[…] ns 2 (n–1)d 10np 3

Степени

Элементы VА-группы Общая электронная формула: […] ns 2 (n–1)d 10np 3 Степени
окисления: –III, 0, +III, +V

Валентные возможности: N – 3, 4; P, As, Sb, Bi – 3 ÷ 6

Слайд 4

Простые в-ва N2(г) P4(т) As (т) Sb(т) Bi (т)

N2 + HNO3(конц)

Простые в-ва N2(г) P4(т) As (т) Sb(т) Bi (т) N2 + HNO3(конц)

P4
As

+ HNO3(конц)

H3PVO4
H3AsVO4

+

NO2 + H2O

Sb

+ HNO3(разб)

+ HNO3(конц)

Sb2IIIO3 ·n H2O

Sb2VO5 ·n H2O

+ …

Bi

+ HNO3(разб, конц)

BiIII(NO3)3 + …

Слайд 5

Водородные соединения

NH3 – уст.
PH3 – неуст.
AsH3 –
SbH3 –
(BiH3)

Устойчивость убывает

очень неуст.

ЭН4+

Водородные соединения NH3 – уст. PH3 – неуст. AsH3 – SbH3 –
+ H2O ⮀ ЭН3 + H3O+
NН4+ + H2O ⮀ NН3 + H3O+ Kк ≈ 10–10
PН4+ + H2O ⮀ PН3 + H3O+
AsН4+ + H2O → AsН3 + H3O+

Слайд 6

Водородные соединения

Аномалии свойств аммиака: водородные связи
NH3 ··· NH3 ··· NH3 ···

Водородные соединения Аномалии свойств аммиака: водородные связи NH3 ··· NH3 ··· NH3 ···

Слайд 7

Гидроксиды, кислоты

Э+III Э+V

N
P
As
Sb
Bi

HNO2 HNO3

H2(PHO3) H3PO4, (HPO3)x

H3AsO3

Гидроксиды, кислоты Э+III Э+V N P As Sb Bi HNO2 HNO3 H2(PHO3)
H3AsO4

Sb2O3 ·n H2O

Sb(NO3)3 K[Sb(OH)4]

Sb2O5 ·n H2O

H[Sb(OH)6](р)

Bi(OH)3, BiO(OH)

Сильная кислота

Амфотерный гидроксид

Слайд 8

Оксиды

Оксиды

Слайд 9

Степени окисления

Ст.ок. +V: P, As, Sb
N(+V), Bi(+V) – сильные окислители

Степени окисления Ст.ок. +V: P, As, Sb N(+V), Bi(+V) – сильные окислители
Ст.ок. +III: P, As, Sb, Bi
N(+III) – активный окислитель и восстановитель
Ст.ок. 0: N

Слайд 10

Распространение в природе

12. P – 0,09 масс.%
16. N – 0,03 масс.%

Распространение в природе 12. P – 0,09 масс.% 16. N – 0,03

47. As – 5·10–4 масс.%
62. Sb – 5·10–5 масс.%
66. Bi – 1·10–5 масс.%

Азот атмосферы N2 (самородный)

Слайд 11

Нитратин (чилийская селитра) NaNO3
Нитрокалит (индийская селитра) KNO3
Нашатырь NH4Cl

Апатит 3Ca3(PO4)2·Ca(Cl,OH,F)2
Фосфорит

Нитратин (чилийская селитра) NaNO3 Нитрокалит (индийская селитра) KNO3 Нашатырь NH4Cl Апатит 3Ca3(PO4)2·Ca(Cl,OH,F)2
Ca3(PO4)2
Фторапатит 3Ca3(PO4)2·CaF2

Азот, фосфор

Слайд 12

Мышьяк, сурьма, висмут

Реальгар As4S4
Аурипигмент As2S3
Арсенопирит FeAsS
Тетраэдрит Cul2As4S13
Антимонит (сурьмяный блеск) Sb2S3
Висмутин (висмутовый блеск)

Мышьяк, сурьма, висмут Реальгар As4S4 Аурипигмент As2S3 Арсенопирит FeAsS Тетраэдрит Cul2As4S13 Антимонит
Bi2S3

Редкие минералы
Анимикит (Ag, Sb)
Арсенопалладинит Pd3As
Геверсит PtSb2
Стибиопалладинит Pd3Sb

Слайд 13

История открытия элементов

Азот: 1772 г., Д. Резерфорд, Г.Кавендиш, 1769-1771 гг., К.Шееле, А.Л.

История открытия элементов Азот: 1772 г., Д. Резерфорд, Г.Кавендиш, 1769-1771 гг., К.Шееле,
Лавуазье
Фосфор: 1669 г., Хённиг Бранд
Мышьяк: XIII в., Альберт Великий, XVI в., Парацельс, 1735 г., Г. Брандт
Сурьма: 3000 лет до н.э.; XVI в., Парацельс, Василий Валентин, 1735 г., Г. Брандт
Висмут: XV-XVI вв., Агрикола, Василий Валентин, 1739 г., И.Потт

Слайд 14

Азот. Шкала степеней окисления

N2O5, NO3−, HNO3, NaNO3, AgNO3

NO2, N2O4

N2O3, NO2−,

Азот. Шкала степеней окисления N2O5, NO3−, HNO3, NaNO3, AgNO3 NO2, N2O4 N2O3,
HNO2, NaNO2, NF3

NO, N2O2

H2N2O2

N2

NH2OH, NH3OH+

N2H4, N2H5+, N2H62+

NH3, NH4+, NH3·H2O, NH4Cl, Li3N, Cl3N

Слайд 15

Свойства азота

N2 – бесцветный газ, без запаха и вкуса, т.пл. –210,0 °С,

Свойства азота N2 – бесцветный газ, без запаха и вкуса, т.пл. –210,0
т.кип. –195,8 °С
малорастворим в воде и орг. р-рителях
энергия связи в молекуле N2 равна 945 кДж/моль, длина связи 110 пм.

N2 + F2 ≠
N2 + 6Li = 2 Li3N нитрид лития (катализатор – вода)

Слайд 16

Получение и применение азота

В промышленности:
фракционная дистилляция сжиженного воздуха (жидкий кислород

Получение и применение азота В промышленности: фракционная дистилляция сжиженного воздуха (жидкий кислород
остается в жидкой фазе).
В лаборатории:
термич. разл. NH4NO2 (расплав, конц. водн. р-р):
NH4NO2 = N2 + 2H2O; NH4+ + NO2− = N2 + 2H2O
окисление аммиака (без катализатора):
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
Применение
Синтез аммиака (… азотная к-та, нитраты и т.д.)
Создание инертной атмосферы (металлургия и др.)

Слайд 17

Водородные соединения азота

Водородные соединения азота

Слайд 18

Аммиак

NH3 – бесцветный газ с резким запахом. Ядовит.
Автопротолиз
NH3 + NH3 ⮀

Аммиак NH3 – бесцветный газ с резким запахом. Ядовит. Автопротолиз NH3 +
NH2– + NH4+; Ks ≈ 10–33 (–50 °С)
NH3 – активный акцептор протонов.

sp 3 –гибридизация

μ = 2,46 Д

Слайд 19

Аммиак в водном растворе

Высокая растворимость в воде (в 1 л воды 700

Аммиак в водном растворе Высокая растворимость в воде (в 1 л воды
л NH3)
Гидратация и протолиз:
NH3 + H2O = NH3·H2O
NH3 · H2O + H2O ⮀ NH4+ + OH− + H2O; pH > 7
Kо = 1,75 · 10–5

Получение аммиака. «Фонтан» (видео)

Слайд 20

Соли аммония

Гидролиз
NH4Cl= NH4+ + Cl–
NH4+ + 2H2O ⮀ NH3·H2O

Соли аммония Гидролиз NH4Cl= NH4+ + Cl– NH4+ + 2H2O ⮀ NH3·H2O
+ H3O+;
pH < 7
KK = 5,59 · 10–10
Термическое разложение
NH4HCO3 = NH3↑ + H2O↑ + CO2↑
NH4NO3 = N2O↑ + 2H2O↑
NH4NO2 = N2↑ + 2H2O↑

Слайд 21

Окислительно-восстановительные свойства

Горение
4 NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O (без кат.)
4

Окислительно-восстановительные свойства Горение 4 NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O (без
NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O (кат. Pt, Cr2O3)
В водном растворе
pH > 7: 2 NH3·H2O + 6OH− −6e− = N2 + 8H2O; ϕ° = –0,74В
pH < 7: 2NH4+ −6e− = N2 + 8H+; ϕ° = +0,27В
8 NH3·H2O −6e− = N2 + 8H2O + 6NH4+; ϕ° = +0,23В
Примеры:
8 NH3·H2O + 3Br2 = N2↑ + 8H2O + 6 NH4Br
2 NH3·H2O + 2KMnO4 = N2↑ + 2MnO2↓ + 4H2O + 2KOH

Слайд 22

Получение аммиака

В промышленности
N2 + 3H2 ⮀ 2NH3 + Q
(300-500 °С, 300

Получение аммиака В промышленности N2 + 3H2 ⮀ 2NH3 + Q (300-500
атм, катализатор: Fe, Pt)
В лаборатории (при нагревании)
NH4Cl + NaOH =
= NaCl + H2O + NH3↑
NH3·H2O = H2O + NH3↑

Слайд 23

Синтез аммиака в промышленности

Синтез аммиака в промышленности

Слайд 24

Гидразин N2H4

N2H4 – бесцветная, сильно дымящая на воздухе жидкость.
Автопротолиз:
N2H4 + N2H4

Гидразин N2H4 N2H4 – бесцветная, сильно дымящая на воздухе жидкость. Автопротолиз: N2H4
⮀ N2H3– + N2H5+;
Ks ≈ 10–25
N2H4 неограниченно растворим в воде, образует гидрат гидразина N2H4·H2O (т.пл. –52 °С, т.кип. +118 °С)
Протолиз в водном растворе:
N2H4 + H2O ⮀ N2H5+ + OH− ;
pH > 7; Kо = 1,70 · 10–6

μ = 1,85 Д

sp 3, sp 3 –гибридизация

Слайд 25

Протоноакцепторные свойства

N2H4 – акцептор протонов (две неподеленные пары электронов):
N2H4 + H3O+ =

Протоноакцепторные свойства N2H4 – акцептор протонов (две неподеленные пары электронов): N2H4 +
N2H5+ + H2O
катион гидразиния(1+)
N2H4 + 2H3O+ = N2H62+ + 2H2O
катион гидразиния(2+)
Соли: [N2H5]Cl, [N2H5]2SO4, [N2H6]SO4 (получ. в изб.к-ты)

Слайд 26

Окислительно-восстановительные свойства гидразина

Гидразин как восстановитель
рН > 7: N2H4·H2O + 4OH− −4e −

Окислительно-восстановительные свойства гидразина Гидразин как восстановитель рН > 7: N2H4·H2O + 4OH−
= N2 + 5H2O; ϕ° = –1,12В
рН < 7: N2H5+ −4e − = N2 + 5H+; ϕ° = –0,23 В
Гидразин как окислитель
рН > 7: N2H4·H2O + 3H2O + 2e − = 2 NH3·H2O + 2OH−; ϕ° = +0,03 В
рН < 7: N2H5+ + 3H+ + 2e − = 2NH4+; ϕ° = +1,27 В
Восстановительные свойства гидразина ярче выражены в щелочной среде, а окислительные – в кислотной.
Пример: N2H4 + 2I2 = N2 + 4 HI (pH < 7)
Получение: 2NH3 + NaClO = N2H4 + NaCl + H2O

Слайд 27

Гидроксиламин NH2OH

NH2OH – бесцветные, очень гигроскопичные кристаллы; т.пл.+32 °С, т.разл. ≈ 100

Гидроксиламин NH2OH NH2OH – бесцветные, очень гигроскопичные кристаллы; т.пл.+32 °С, т.разл. ≈
°С.
Хорошо растворим в воде, образует NH2OH · H2O.
Протолиз в водном р-ре:
NH2OH + H2O ⮀ NH3OH+ + OH−
pH > 7; Kо = 1,07 · 10–8
Катион гидроксиламиния NH3OH+ образует соли типа (NH3OH)Cl, (NH3OH)2SO4 …

sp 3,sp 3 –гибридизация

Слайд 28

Окислительно-восстановительные свойства гидроксиламина

Гидроксиламин как восстановитель
рН > 7: 2(NH2OH·H2O) + 2OH− −2e

Окислительно-восстановительные свойства гидроксиламина Гидроксиламин как восстановитель рН > 7: 2(NH2OH·H2O) + 2OH−
− = N2 + 6H2O;
ϕ° = –3,04 В
рН < 7: 2NH3OH+ −2e − = N2 + 4H+ + 2H2O; ϕ°= –1,87 В
Гидроксиламин как окислитель
рН > 7: (NH2OH·H2O) + H2O +2e − = NH3·H2O + 2OH−; ϕ° = +0,52 В
рН < 7: NH3OH+ + 2H+ + 2e − = NH4+ + H2O; ϕ° = +1,35 В
Получение: пропускание смеси NO и H2 через суспензию катализатора (Pt) в разб. HCl

Слайд 29

Азидоводород HN3

HN3 – бесцветная летучая жидкость, неограниченно растворимая в воде (при содержании

Азидоводород HN3 HN3 – бесцветная летучая жидкость, неограниченно растворимая в воде (при
в растворе свыше 3% масс. – взрывоопасен).
Протолиз в водн. р-ре:
HN3 + H2O ⮀ N3− + H3O+
рН < 7; KK = 1,90 · 10–5
Азид-анион N3− имеет линейную форму.
Соли MN3 подвергаются гидролизу (рН > 7).
Соли MN3 (M = Ag, Cu…) взрывоопасны (разл. на металл и N2).


тип гибридизации sp 2, sp

σ,π

σ,π

σ,π,π

σ

тип гибридизации sp, sp

Таутомерия

μ = 0,85 Д

Имя файла: Общая-характеристика-элементов-VA-группы.-Азот.pptx
Количество просмотров: 222
Количество скачиваний: 3