Азот. Фосфор

1. Элементы 5А группы

ЭЛЕМЕНТЫ 5А ГРУППЫ

2.

Элементы Vа группы

3. Строение атомов и степени окисления

На внешнем энергетическом уровне элементы V-A группы содержат по 5 электронов.
У атомов всех элементов, кроме азота, в возбужденном состоянии увеличивается
количество неспаренных электронов, поэтому они могут проявлять валентность V.
Высшая валентность азота IV.
N: 2s22p2
+5 N2O5, HNO3, NO3+4 NO2
+3 N2O3, HNO2, NO2+2 NO
+1 N2O
0 N2
-3 NH3, NH4+, N-3
P, As, Sb: ns2np2nd0
+5
P2O5, H3PO3, PO43-
+3
P2O3, PCl3
0
-3
Ркр, Рбел
PH3, PH4+, P-3

4. Простые вещества

Азот (греч. азотикос – безжизненный) – бесцветный газ, без цвета,
запаха и вкуса.
Не поддерживает дыхание и горение, один из основных компонентов
воздуха (объемная доля ~78%), нерастворим в воде.
Фосфор
образует различные (аллотропные модификации).
Белый фосфор — это вещество состава P4.
Мягкий, бесцветный, ядовитый, имеет характерный чесночный
запах.
• Молекулярная кристаллическая решетка, а следовательно,
• невысокая температура плавления (44°С),
• высокая летучесть.
• Очень реакционно способен,
• самовоспламеняется на воздухе.

5.

Красный фосфор – это модификация с атомной кристаллической решеткой.
Формула красного фосфора Pn, это полимер со сложной структурой.
Твердое вещество без запаха, красно-бурого цвета, не ядовитое.
Это гораздо более устойчивая модификация, чем белый фосфор.
В темноте не светится. Образуется из белого фосфора при t=250-300оС без доступа
воздуха.
Черный фосфор – то наиболее стабильная термодинамически и
химически наименее активная форма элементарного фосфора.
Чёрный фосфор — это чёрное вещество с металлическим блеском,
жирное на ощупь, похожее на графит, полностью нерастворимое в
воде или органических растворителях.
При очень высоком давлении фосфор переходит
в металлический фосфор, который очень хорошо
проводит электрический ток.

6. Простые вещества

Способы получения азота и фосфора
Азот выделяют из воздуха,
фосфор получают при спекании фосфата кальция с углем и песком в
электропечи:
Ca3(PO4)2 + 5C + 3SiO2 = P + 3CaSiO3 + 5CO.
Химические свойства простых веществ
1. Взаимодействие с неметаллами
Азот реагирует с кислородом и водородом: N2 + О2 ↔ 2NО - Q
N2 + 3H2 ↔ 2NH3
Фосфор взаимодействует с водородом, кислородом, серой и галогенами:
4P + 3O2(нед) = 2P2O3
4P +5O2 (изб) = 2P2O5
2P +5Cl2 = 2 PCl5
2. Взаимодействие с металлами
Азот и фосфор при нагревании взаимодействует с активными металлами с
образованием соответственно нитридов и фосфидов.
С литием азот реагирует при комнатной температуре.
3Ca + N2 = Ca3N2
3Na + P = Na3P
3. Взаимодействие со сложными веществами
Азот не взаимодействует со сложными веществами.
Фосфор реагирует с сильными окислителями
2P + 5H2SO4(конц) = 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
и диспропорционирует в щелочи: 4P + 3KOH + 3H2O = PH3 + 3KH2PO2

7. Аммиак

Получение
Прямой синтез
Гидролиз нитридов
Из солей аммония
N2 + 3H2 ↔ 2NH3
Ca3N2 + 6H2O = 3Ca(OH)2+ 2NH3
Ca(OH)2 + 2NH4Cl = CaCl2 + 2NH3 ↑ + 2H2O
Химические свойства аммиака
Основные свойства
Аммиак реагирует с водой с образованием неустойчивого гидроксида аммония
и с кислотами:
NH3+ HCl = NH4Cl
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
Водный раствор аммиака может использоваться для получения нерастворимых
оснований:
AlCl3 + 3NH3· H2O = Al(OH)3 +3NH4Cl
Гидроксиды и соли некоторых металлов, например цинка, меди и серебра, под
действием раствора аммиака превращаются в растворимые комплексы:
Cu(OH) + 4NH3·H2O = [Cu(NH3)4](OH)2+ 4H2O
AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
Восстановительные свойства
В ОВР аммиак всегда является восстановителем и обычно окисляется до азота или
оксида азота (II):
4 NH3+ 5O2 → 4NO + 6H2O
4 NH3+ 3O2 → 2N2 + 6H2O
2 NH3+ 3CuO → N2 + 3Cu + 3H2O

8. Оксиды азота

Оксиды азота I, II, IV
N2O – бесцветный газ со сладким запахом, плохо растворим в воде.
NO - бесцветный газ, плохо растворим в воде, ядовитый.
NO2 – бурый газ, ядовитый.
Химические свойства оксидов азота I, II, IV
Оксиды азота I и II являются несолеобразующими, проявляют окислительные и
восстановительные свойства: 2NO + O2 = 2NO2
N2O + Mg = N2 + MgO
Оксид азота IV считается кислотным, реагирует с водой и растворами щелочей:
2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3
(или 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO)
2NO2 + 2KOH = KNO2 + KNO3 + H2O
Если реакция протекает в присутствии кислорода, то образуется только одна соль:
4NO2 + 4KOH + 2O2 = 4KNO3 + 2H2O
Некоторые металлы окисляются оксидом азота (IV):
2NO2 + 4Cu = 4CuO + N2
Оксид азота (III), азотистая кислота, нитриты
Оксид азота (III) – синяя подвижная жидкость, разлагается при комнатной температуре,
растворим в воде с образованием слабой неустойчивой азотистой кислоты.
Оксид азота (III) – кислотный, реагирует с водой и щелочами, легко разлагается:
Химические свойства оксида азота (III) и нитритов
N2O3 + H2O = 2HNO2
N2O3 = NO2 + NO
Нитриты в ОВР проявляют окислительные и восстановительные свойства:
KNO2 + Br2 + H2O = KNO3 + 2HBr
2KNO2 + 2KI + 2H2SO4 = I2 + 2NO + 2K2SO4 + 2H2O

9. Оксид азота (V), азотная кислота, нитраты

Химические свойства азотной кислоты
Общие кислотные свойства азотной кислоты
Если основной оксид, основание или соль не могут проявлять восстановительных свойств,
то реакция протекает, как с обычными кислотами:
Na2CO3 + 2HNO3 = 2NaNO3 + H2O + CO2
Cu(OH)2 + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + 2H2O
Окислительные свойства азотной кислоты
Азотная кислота в любых концентрациях является окислителем. Она реагирует со всеми
металлами, кроме золота и металлов платиновой группы, по схеме:
Me + HNO3 = нитрат + вода + соединение азота (NO2, NO, N2O, N2, NH4NO3).
Чем активнее металл и меньше концентрация кислоты, тем ниже будет степень окисления
у азота.
При комнатной температуре концентрированная азотная кислота пассивирует алюминий,
железо, хром и свинец.
Cu + 4HNO3(конц) = 2NO + Cu(NO3)2 + 2H2O
3Cu + 8HNO3(разб) = 2NO + Cu(NO3)2 + 4H2O
Fe + 4HNO3(разб) = NO + Fe(NO3)3 + 2H2O
10K + 12HNO3(конц) = 10KNO3 + N2 + 6H2O
Также азотная кислота окисляет неметаллы (C, S, P, I2) и некоторые сложные вещества,
восстанавливаясь при этом обычно до NO2:
P + 5HNO3(конц) = 5NO2 + H2O + H3PO4
S + 6HNO3(разб) = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
ZnS + 8HNO3(конц) = ZnSO4 + 8NO2 + 4H2O
Fe(OH)2 + 4HNO3(конц) = Fe(NO3)3 + NO2 + 3H2O
При нагревании и на свету азотная кислота разлагается
4HNO3 ↔ 4NO2 + 2H2O + O2

10. Особые свойства нитратов

При нагревании нитраты разлагаются по приведенной схеме.
Если нагревают нитрат металла в низшей степени окисления,
то он окисляется в процессе реакции:
Rb−Na
нитрит + O2