Главные элементы жизни азот и фосфор
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 электроотрицательность |
3,07 |
2,1 |
2,2 |
1,87 |
1,67 |
|
Степень окисления в соеденениях |
+5, +4, +3, +2, +1, -3, -2, -1 |
+5, +4, +3, +1, -3, -2 |
+5, +3, -3 |
+5, +3, -3 |
+5, +3, -3 |
|
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:
