Получение. Р - элементы V, VI, VII групп

Гидриды

Образование связей

Мышьяк, сурьма, висмут

Фосфор

Р - элементы V, VI, VII групп

Азот. В сухом воздухе содержится 78% (об) азота, элемента, необходимого живой природе: он входит в белки и нуклеиновые кислоты. В земной коре азот находится в виде нитратов, например чилийской селитры NaNO₃.

Для промышленных целей азот получают фракционной перегонкой жидкого воздуха. Азот отгоняется при – 196⁰С. Газообразный азот применяется для создания инертной атмосферы в случае реакций, которые нельзя проводить в присутствии кислорода. Азот используется также в газожидкостной хроматографии в качестве газа-носителя.

В лаборатории азот получают путем нагрева солей аммония с нитритом (но не при нагревании нитрита, так как он разлагается слишком бурно):

NH₄⁺(тв) + NO₂^-(тв) →N₂(г) + 2H₂O(ж)

Слишком активный элемент, чтобы он мог существовать в природе в свободном состоянии. Встречается в виде фосфатов, например Са₃(РО₄)₂. При нагревании с песком в электрических печах образуется Р.

Са₃(РО₄)₂+5С +2SiO₂→P₂ +5CO +Ca₃Si₂O₇

Или с глиноземом:

Са₃(РО₄)₂+5С +3AI₂O₃→P₂+5CO +3(AI₂O₃·CaO)

Эти элементы проявляют металлические свойства. В природе встречаются в виде сульфидов.

Структура.

Азот образует двухатомные молекулы N≡N. Низкая химическая активность азота в основном определяется прочностью тройной связи:

N₂ (г) → 2N (г); ∆Н^о=940 кДж/моль.

Мышьяк и сурьма имеют слоистую структуру в твердом состоянии. У висмута структура металла.

Все члены V группы могут присоединять 3 электрона, заполняя при этом внешнюю электронную оболочку, до октета. Это эндотермично. Ионные нитриды образуются только в случае металлов 1 и П группы, когда выделяется достаточно энергии при образовании кристаллической решетки. Причиной того, что остальные члены V группы не образуют анионы А^3-, является большие размеры ионов. Например, вокруг иона Р^3- катионы не могут расположиться достаточно близко, чтобы образовать прочную коисталлическую решетку и хотя Li₃P и Na₃P существуют, структура у них не ионная.

Все элементы V группы в оксо-анионах имеют степени окисления +3 и +5, например: +3 в NO₂^-, PO₂^-, AsO₃^3-;

+5 в NO₃^-, PO₃^-, PO₄^3-, AsO₄^3-, SbO₃^-, BiO₃^-.

Сурьма и висмут образуют катионы Sb³⁺ и Bi³⁺(водн), которые легко гидролизуются до оксо-катионов SbO⁺ и BiO⁺ водн. Они образуют также комплексные ионы (например, BiCI_4водн). Все элементы, за исключением азота могут быть пятивалентными, т.к. они имеют d - орбиталь.

Азот может быть только 4-х валентным при использовании своей неподеленной электронной пары, для образования координационной связи (например в NH₄⁺, NO₃^-).

Аммиак –NH₃.

Аммиак получают из азота и водорода, используя процесс Габера:

N₂ (г) +3 H₂ (г) ↔ 2 NH₃(г) ∆Н^о= - 92 кДж/моль

Реакция экзотермична и происходит с уменьшением числа газообразных молекул. В соответствии с принципом Ле Шателье протеканию прямой реакции способствуют низкая температура и высокое давление. Но при низкой температуре скорость реакции очень мала, а при высокой равновесие сдвинуто влево, поэтому используют оптимальные значения температуры и применяют катализатор для увеличения скорости реакции. Условия промышленного синтеза аммиака следующие:

Р = 200-1000 атм, 500⁰С, катализатор: железо, активированное оксидом алюминия. Выход составляет примерно 10%. Непрореагированные газы возвращаются в установку.

В лаборатории аммиак получают действием сильных оснований на соли алюминия:

NH₄⁺ _(тв)+ ОН^-_(тв)→ NH_3(г) + Н₂О_(ж)

Дата добавления: 2014-10-31