Сравнительная характеристика водородных соединений элементов V группы главной подгруппы

Свойство	NH3 аммиак	PH3 фосфин	AsH3 арсин	SbH3 стибин	BiH3 висмутин
Длина связи Э – Н, пм					–
Энергия связи Э – Н, кДж/моль					–
Дипольный момент, D	1,48	0,55	0,17	0,04	–
Температура плавления, ºС	–78	–134	–116	–88	–
Температура кипения, ºС	–33	–88	–62	–17
Стандартная энтальпия образования , кДж/моль	–46,2	5,4	66,4	145,0	277,8
Валентный угол НЭН, º	107,3	93,3	92,1	91,6	–

В стандартных условиях водородные соединения элементов V группы главной подгруппы – бесцветные газы с характерным запахом.

В V группе главной подгруппе сверху вниз орбитальный радиус пниктогенов увеличивается, поэтому длина связи Н – Э возрастает, а энергия связи Н – Э уменьшается.

Дипольные моменты убывают в ряду NH₃ – PH₃ – AsH₃ – SbH_3. Полярность молекул, которая количественно характеризуется величиной дипольного момента, также уменьшается.

Изменение валентного угла НЭН при переходе в ряду NH₃ – PH₃ – AsH₃ – SbH₃ свидетельствует о том, что аммиаке связи N–H образованы с участием гибридных sp³-орбиталей атома азота. Из-за отталкивания неподеленной электронной пары и связующих электронных пар угол в аммиаке меньше, чем в правильном тетраэдре. Неподеленная электронная пара занимает sp³-гибридную орбиталь, т.е. оказывается пространственно более доступной, чем свободная пара в водородных соединениях других элементов V группы главной подгруппы, которая в этом случае занимает s-орбиталь. В фосфине гибридизация с участием s-электронов отсутствует и валентный угол близок к 90º.

Температуры плавления и кипения в ряду NH₃ – PH₃ – AsH₃ – SbH₃ изменяются немонотонно. Высокие температуры кипения и плавления фазовых переходов аммиака обусловлены наличием водородных связей, что для остальных водородных соединений V группы главной подгруппы не характерно. В ряду PH₃ – AsH₃ – SbH₃ температуры плавления и кипения возрастают, что объясняется увеличением энергии межмолекулярного взаимодействия.

Стандартные энтальпии образования в ряду NH₃ – PH₃ – AsH₃ – SbH₃ увеличиваются, что объясняется уменьшением энергии связи.

Термическая устойчивость в ряду NH₃ – PH₃ – AsH₃ – SbH₃ уменьшается, что объясняется увеличением длины связи и уменьшением прочности связи Н – Э. Только аммиак может быть получен из простых веществ, данная реакция является экзотермической. Но даже аммиак неустойчив к нагреванию, его термическая диссоциация становится заметной при 400 ºС, а полностью завершается при 2000 ºС. Висмутин существует только при 25 ºС в течении нескольких минут.

Водородные соединения элементов V группы главной подгруппы проявляют свойства восстановителей. В ряду NH₃ – PH₃ – AsH₃ – SbH₃ энергия ионизации атома пниктогена уменьшается, восстановительная способность увеличивается.

Дата добавления: 2014-01-15