15‐тагрупа на елементи - ff.ukim.edu.mk · 9Промена на физички својства 9Промена на ... (во облик на калциум

15‐та група на елементи15‐та група на елементитипични неметали

семиметали

металПроф. д‐р Руменка ПетковскаДоц. д‐р Лилјана Анастасова

Институт за применета хемија и фармацевтски

метал

Институт за применета хемија и фармацевтски анализи,

Фармацевтски факултет, УКИМ, Скопје

15‐та група на П.С

15 –та (V А) група на Периодниот систем ја сочинуваат следните 5 ( ) ру р д ј у делементи:

Азот (N)Азот (N)Фосфор (Р)Арсен (Аѕ)

Антимон (Sb)Антимон (Sb)Бизмут (Вi)

Едни од најважните елементи за животот, геологијата и индустријатаПознати се и под името „pnictogens“ што значи задушливи

Азотот според своите карактеристики значителн се разликува од Азотот според своите карактеристики значителн се разликува од останатите членови на групата, единствен член што при нормални

услови постои во облик на гас


Сите членови од групата, освен азот, при нормални условипретставуваат цврсти супстанции

Долж група се зголемува металниот карактер, но оваа особина не етолку изразена како кај елементите од други групи

Електричната спроводливост се намалува одејќи од арсен кон бизмутшто укажува на тоа дека овие елементи имаат делумен „молекулскикарактер“карактер

Бројот на електрони во внатрешните нивоа се зголемува , па во насокабазот‐бизмут расте атомскиот радиус што се одразува на промена на

нивните физичко‐хемиски својства


За формирање на стабилна двоатомска молекула потребно е да сесоединат сите три електрони од двата атоми, со што би се формирале1 σ и 2π врскиВаков тип на врска на собна температура поседува само молекулата нар р ур ду уазот,што е овозможено од малиот радиус на азотниот атом

На собна температура, азот претставува гас без мирис боја и вкус, сониски вредности за температурата на вриење и топењер р ур рОстанатите членови од групата градат двоатомски молекули само нависоки температури


Елементите од 15‐та група што се во цврста агрегатна состојба,д 5 ру ц р р ј ,постојат во облик на неколку алотропски модификации = различниструктури на еден ист елементЕдна од причините за оваа појава е големината на атомите на P, As и SbЕдна од причините за оваа појава е големината на атомите на P, As и Sb→ на собна температура не можат да градат двоатомски молекули

Наједноставен начин за соединување вомолекула без формирање на повеќекратниврски, е образување на четириатомскимолекули, Х4у 4

Х

Во овој молекул, секој атом е поврзан со трисоседни атоми и сите заедно формираат

Х4тетраедар.

Оваа поставеност на атомите овозможува делумно преклопување наб бр‐орбиталите и нивна голема одалеченост, што резултира со слаба

хемиска врска


Карактеристичниот вид на поврзување меѓу атомите на P, As и Sb давај ј ќмолекули со ниска енергија, па овие супстанции се јавуваат во повеќе

(најчесто две) алотропски модификации

А ф ф фАлотропски модификации на фосфор

Белиот фосфор претставува бела,ф ф р р у ,провидна супстанција, нерастворлива вовода, растворлива во јаглерод дисулфидНа воздух спонатно се пали (бурнаНа воздух спонатно се пали (бурнаоксидација), се чува под водаВо темно белиот фосфор свети → појавана фосфоресценција (спора реакција нана фосфоресценција (спора реакција наоксидација)Нестабилна и многу токсична

ф ј ф фалотропска модификација на фосфорБел фосфор (P4)


Црвениот фосфор претставува аморфна супстанција со црвена бојаб б ф фшто може да се добие со загревање на белиот фосфор во инертна

атмосфера и повишена температура за време од неколку денаНетоксична и мошне стабилна алотропска модификацијаЦрн фосфор претставува најстабилната алотропска модификација нафосфор што се добива со загревање и примена на висок притисокСтруктурата на стабилните алотропски модификации веројатнору ур р ф р јнастанува со раскинување на една Р‐врска и поврзување натетраедарските молекули → постигнување на постабилнаслоевита структураслоевита структура

Црвен фосфор


Алотропски модификации на арсен и антимон

Арсен и антимон се карактеризираат со две алотропски модификацииПомалку стабилни алотропски модификации се жолт арсен и жолтантимон→ поседуваат молекулска кристална решеткаантимон→ поседуваат молекулска кристална решеткаМолекулите на „жолтите“ арсен и антимон се изградени од 4 атоми иимаат структура слична на белиот фосфорС б ф ( )Стабилни алотропски модификации се сив (метален) арсен, односносив (метален) антимонСтабилните алотропски модификации се одликуваат со слоевитаструктура, метален сјај и добра електрична спроводливост→наречени се метални модификации

Б б б б јБизмут е метал со сребрено бела боја, што нема тетраедарски молекултуку ромбоедарска кристална решетка, слична на стабилнитеструктури на арсен и антимонНајновите истражувања покажуваат дека е радиоактивен елемент

Карактеристики на 15‐та група на П.С

Електронската конфигурација на последниот слој е ns2np3 ‐ поседуваатбтри неспарени електрони, поставени во орибитали во насока на трите

просторни оскиПрисуство на 5 валентни електрони во последниот слој →

соединенија во кои елементите од се јавуваат со оксидациски степен ‐3до +5

Единствено азот гради соединенија со сите оксидациски степени воЕдинствено азот гради соединенија со сите оксидациски степени воопсегот ‐3 до +5 (и покрај високите вредности заелектронегативноста, се јавува во позитивни оксидациски степен)Ф ф јФосфор, арсен и антимон градат соединенија со оксидациски степен ‐3, +3 и +5Бизмут гради соединенија со оксидациски степен +3 и +5 (бизмутхидрид (BH3), е соединение во кое бизмут има оксидациски степен ‐3.Ова соединение е многу нестабилно и се добива по индиректен пат)Соединенијата со парни оксидациски степени се нестабилни иј рпарамагнетични


Со пораст на атомскиот радиус кај елементите од VB група се Со пораст на атомскиот радиус, кај елементите од VB група се намалува енергијата на јонизација и електронегативноста

Промена на физички својствар ф јПромена на хемиски особини – од типично неметални до метални

својства

Илустрација за промена на хемиските својства:

Оксидите на азот и фосфор→ кисели својстваОксидите на азот и фосфор→ кисели својстваОксиди на арсен и антимон со оксидациски степен +3 → амфотерниоксиди со слабо изразени базни својстваО б б јОксидот на бизмут со оксидациски степен +3→ базни својства


Кај најголем број од соединенијата на елементите од V B група сејавува поларна ковалентна врска

Бизмутот може да гради соединенија со јонска врска (халогениди)

Азот, заради малиот атомски радиус, може да гради двојни и тројниАзот, заради малиот атомски радиус, може да гради двојни и тројниврски, како и врски од донорно‐акцепторен вид (водородна врска)

Азотот се карактеризира со значително повисока вредност заАзотот се карактеризира со значително повисока вредност закоефициентот на електронегативност во однос на другите членови нагрупата (разлики во неговото хемиско однесување)

Електронегативноста во рамките на групата не опаѓа еднолично; меѓу вредностите за азот и фосфор има скоковит пад

Добивање

Индустриски, азот (течен азот) се добива со дестилација на теченфвоздух и е погодна форма за ракување

Лабораториски, азотот се добива со термичко разложување наамониум нитрит

NH4NO2 → N2 + 2H2O

З ф ф б Б ( 66 )За прв пат фосфорот бил изолиран од хемичарот Брандт (1669 год.) =добил бела цврста супстанција што на темно блескала (фосфор =„носи светлина“)

ф б ф фФосфор се добива преку редукција на рудата фосфорит, со јаглерод,реакција што се изведува во специјални печки во присуство насилициум диоксид

Ca(PO4)2 + 6 SiO2 + 10 C → P4 + 10 CO + 6 CaSiO3

Арсен може да се добие на два начина:С

Добивање

Со пржење на арсенопирит, во отсуство на кислород, при што арсенотсублимира

4 FeAsS→ 4 Fe + As

Пржење на сулфидни руди, во присуство на кислород, при што седобива оксид на арсен кој понатаму се редуцира со јаглерод

4 FeAsS→ 4 Fe + As4

добива оксид на арсен, кој понатаму се редуцира со јаглерод

2 As2S3 + 9 O2 → As4O6 + 6 SO2

As4O6 + 6C→As4 + 6 CO2

На сличен начин како арсен од антимоновите руди се добиваНа сличен начин како арсен, од антимоновите руди се добиваантимонБизмут се добива како спореден продукт при производството наб јбакар, калај, олово и цинк

Употреба и значење на елементите од 15‐та група на П.С

Гасовит азот → е обезбедување на инертна атмосфера (производствоф ф б б )на метали, рафинирање на нафта, обработка на храна)

Течниот азот→ погодно средство за ладење

Азотот е гредбен елемент во структурата на аминокиселините, протеините и нуклеинските киселини = есенцијален елемент

(3 % од човековото тело или околу 2 kg)(3 д у g)

Фосфор се употребува во пиротехниката и за производство навештачки ѓубривавештачки ѓубриваГлавен конститутивен елемент на коските и забите (во облик на калциум фосфат), клеточните мембрани (фосфатни естри на

масни киселини) нуклеинските киселини и аденозин масни киселини), нуклеинските киселини и аденозин трифосфат (АТР) – основна молекула за пренос на енергија во

живите системи ј kесенцијален елемент застапен со околу 0,9 kg

Арсен се употребува во интегрирани кола и ласери, додека антимон се

Употреба и значење на елементите од 15‐та група на П.С

р у р у р р р , д дупотребува за производство на инфрацрвени детектори и диоди

Во минатото арсен се користел за третман на разни видовиВо минатото арсен се користел за третман на разни видовизаболувања, меѓу кои и сифилисAs2O3 е одобрен лек за третман на промиелоцитна леукемијаMelarsoprol е органо арсеново соединение што се применува заMelarsoprol е органо‐арсеново соединение што се применува затретман на инфекции предизвикани од трипанозома во АфрикаОдредени органо‐арсенови соединенија се во фаза на клинички

ј јиспитувања како потенцијална терапија за третман на малигнизаболувања

Бизмут во облик на бизмут субсалицилат во комбинација со Бизмут, во облик на бизмут субсалицилат, во комбинација со антибиотици, се употребува за третман на чир на органите за

варењеББизмут оксид во креми за третман на хемороидиОдредени соединенија се испитуваат како анти‐канцер агенси

Соединенија на азот

Азотот гради голем број на соединенија (се среќава во голем број Азотот гради голем број на соединенија (се среќава во голем број оксидациски состојби) што го отежнува неговото проучување

Р б Реакциите во кои стапува азот се термодинамички поволни , но бавни и зависат од појдовните реактанти

Молекулата на азот е кинетички инертна, реакциите во кои учествува елементарен азот се бавни

Реакциите на кислородните соединенија на азот, при кои се ослободува или троши азот, при нормална температура и рН=7, се

многу бавнимногу бавни

Соединенија на азот со негативен оксидациски степен

Азот и водород градат неколку соединенија во кои азот има негативен д р д р д у д јоксидациски степен:

Хидроксиламин, NH2OH (оксидациски степен на азот ‐1)( )Хидразин, NH2 ‐ NH2 (оксидациски степен на азот ‐2)

Азидна киселина, HN3 (оксидациски степен на азот ‐1/3)Амонијак, NH3 (оксидациски степен на азот ‐3)ј 3

NH2OHNH2 ‐ NH2

HN3

Најзначајно соединение од оваа група е амонијакСлободен електронски пар од атомот на азотот – можност молекулот на амонијак да се јави како лиганд (донор на молекулот на амонијак да се јави како лиганд (донор на електронски пар) при градење на координативно‐ковалентна врска

Соединенија со негативен оксидациски степен

Нитриди претставуваат бинарни соединенија на азот со речиси ситеНитриди претставуваат бинарни соединенија на азот со речиси ситеелементи (најчесто металите); оксидацискиот степен на азот вонитридите изнесува ‐3Можат да се добијат во директна реакција на елементот со азот илиМожат да се добијат во директна реакција на елементот со азот илиамонијак или пак со термичко разложување на амиди

Поделба на нитридите:

Нитриди со јонски карактер ‐ соединенија на азот со алкалнир д ј р р д јметали (Li) и земно‐алкални метали (M3N2)Нитриди со ковалентен карактер (соединенија на азот со елементиод III B доVI B група: Al Si P S пр BN S N P N )од III B доVI B група: Al, Si, P, S, пр. BN,S4N4,P3N5)Метални (интерстицијални) нитриди (соединенија на азот соелементи од d‐блокот)


Амонијак претставува безбоен гас, со карактеристичен надразлив изагушлив мирис што во поголеми концентрации е токсиченВо природата настанува со распаѓање на протеините и одредениоргански супстанциир у цИндустриски се добива со т.н. Хабер‐Бошов процес (синтеза наамонијак од азот и водород, на температури од 400‐500 ˚С, притисоциод 20 ‐40МРа и соодветен катализатород 20 40МРа и соодветен катализатор

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

Во лабораториски услови најчесто се добива со дејство на силна базаврз некоја амониумова сол

NH4Cl + NaOH→ NH3 + H2O + NaCl

2 NH4Cl + Ca(OH)2 → NH3 + CaCl2 + 2 H2O4 2 3 2 2

За разлика од останатите хидриди од оваа група, гасовитиот амонијак


многу лесно се раствора во вода (поларна ковалентна врска вомолекулата)Температурата на вриење на амонијак изнесува – 33 ˚С (повисока вор ур р ј у 33 (однос на останатите хидриди) што укажува на постоење на силнаводородна врска меѓу молекулитеТечниот амонијак претставува средина за растворање на многуТечниот амонијак претставува средина за растворање на многусуптанции како алкохоли, амини, амиди или цијаниди, а реакциителичат на оние во водени раствори на амонијакВодениот раствор реагира базно при што во истиот се одвиваВодениот раствор реагира базно, при што во истиот се одвивареакција во која амонијакот прима протон и преминува во амониумјон

NH + H O NH + + OH‐NH3 + H2O → NH4+ + OH‐

Водениот раствор претставува амониум хидроксид – слаба база штопостои само во водени растворипостои само во водени раствори


Амоникјакот е одличен растворувач за металите од I А група (330 gCs/100 g амонијак)Во молекулата на амонијак атомот на азот поседува слободенелектронски пар → амонијакот се јавува како лиганд во голем бројр р ј ј у д р јкомплексни соединенија градејќи донорно‐акцепторска врска(луисова база)реакција со киселини амонијакот гради амониум соли што содржатреакција со киселини, амонијакот гради амониум соли што содржатамониум јон NH4

+ со тетраедарска структура, сличен на јоните наалкалните металиССличноста се должи на релативно сличните димензии на амониумјонот и јоните на алкалните метали

Разликата е во тоа што солите на алкалните метали реагираатРазликата е во тоа што солите на алкалните метали реагираатнеутрално, додека амониум солите реагираат кисело, што се должина дисоцијацијата на амониумовиот јон:

NH4+ + H2O → NH4OH + H+ или NH4

+ NH3 + H+


Амониум солите се цврсти стабилни супстанции што со загревање серазложуваат на два начина:

Амониум соли на киселини што немаат оксидациско дејство се разложуваат до амонијак и киселина

(NH4)2CO3(s) → 2NH3(g) + CO2(g) + H2O(l) t=60 ˚C

NH Cl NH HCl t ˚CNH4Cl(s) → NH3(g) + HCl(g) t=350 ˚C

Послаба киселина, пониска температура за распад на солта и обратнор ур р р


Амониум соли на киселини со оксидациско дејство се разложуваат до елементарен азот или азот со повисок степен на

оксидацијао с дац ја

(NH4)2Cr2O7(s) → Cr2O7(s) + N2(g) + 4H2O(l)

NH NO N O H ONH4NO3(s) → N2O(g) + 2H2O(l)

Овој тип на распад е бурен, па амониум нитрат се користи какоексплозивРаспадот на амониум солите на киселините со оксидациско делувањезависи од температурата, така што темичко разложување на NH4NO3д р ур , р у 4 3при повисоки температури води кон создавање на елементарен азотАмониум солите се добро растворливи во вода


Хидразин, N2H4, претставува безбојна, димлива течност, со мириссличен на оној на амонијакотИнтервалот на течна состојба е сличен на оној на водата (2 114 ˚С) штоИнтервалот на течна состојба е сличен на оној на водата (2‐114 С) штоукажува на постоење на водородни врскиХидразинот и неговите метил деривати се употребуваат како ракетни

бгорива, се применува при добивање на скапоцени камења

Хидроксиламин, NH2OH, претставува цврста, безбојна, хигроскопна( )супстанција со ниска температура на топење (32 ˚С)

Послаба база од амонијак и хидразинСе употребува за синтеза на капролактам, интермедиер воу р у р р риндустријата за најлон

Соединенија на азот со позитивен оксидациски степен

Елементите од 15‐та група на П.С градат соединенија со позитивеноксидациски степен со сите елементи што имаат поголема вредност заелектронегативноста: кислород сулфур хлорелектронегативноста: кислород, сулфур, хлорАзот не гради соединенија со позитивен оксидациски степен сосулфур, бидејќи азот е поелектронегативен од сулфурП б ѓПоради блиските вредности за електронегативноста меѓу азот и хлор,нивните соединенија се многу нестабилни

Азотот има позитивен оксидациски степен единствено во своите Азотот има позитивен оксидациски степен единствено во своите соединенија со кислород

Стабилноста на кислородните соединенија расте во насока од р д д ј р дазот кон бизмут (насока во која се ↑ разликата во

електронегативноста)

Соединенија на азот со позитивен оксидациски степен

Оксиди на азот

Азотот гради пет оксиди:

Азот (I) оксид = диазот моноксид; азот субоксид, N2OАзот (II) оксид = азот моноксид, NO

Азот (III) оксид = диазот триоксид, N OАзот (III) оксид диазот триоксид, N2O3Азот (IV) оксид = азот диоксид, NO2

Азот (V) оксид = диазот пентаоксид, N2O5

Сите оксиди на азот, освен N2O и NO, се анхидриди на киселини

N2O и NO не претставуваат анхидриди на хипоазотеста и хипоазотна киселина


N2O, азот (I) оксид


азот (I) оксид претставува безбоен, нереактивен гас, без мирис, со складкаст вкус што се добива од амониум нитрат

При краткотрајно вдишување предизвикува добро расположение исмеење→ назив „рајски“ или „весел гас“„р ј „бил користен како благ анестетик, но поради физиолошки несаканитеефекти (благ облик на еуфорија) денес се користи во точноопределени соодноси со други анестетициопределени соодноси со други анестетициПомешан со кислород во однос 50:50 (v/v) се користи како аналгетикпри породување и помали хируршки зафати како шиење рани

Не претставува анхидрид на хипоазотеста киселина (не е растворлив во вода), истата се добива со редукција на нитрати и нитрити


NO, азот (II) оксид


азот (II) оксид e безбоен, токсичен гас, потежок од воздухот, слаборастворлив во водаВо течна агрегатна состојба, овој гас е во полимеризирана форма, N2O2Лабораториски, NO се добива во реакција на редукција на разреденаазотеста киселина со бакар или жива (метали со попозитивенр (потенцијал од водород) или со редукција на нитрати со соли на овиеметали

3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O

6FeSO + 2KNO + 4H SO → 3Fe (SO ) + 2NO + 4H O + K SO6FeSO4 + 2KNO3 + 4H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O + K2SO4




NO претставува мошне реактивно соединение што покажува и оксидациско и редукциско делување (поизразени редукциски

својства)с ојс а)Со стоење на воздух се оксидира до NO2 (црвено‐кафен гас)

2NO + O2 → 2NO22 2

На сличен начин реагира со халогените елементи (F, Cl, I) при што седобиваат нитрозил халогениди

2NO + Cl2 → 2 NOCl (фозген)Со оддавање на еден електрон NO преминува во нитрозил катјон,р р у р јNO+, карактеристичен за т.н. нитрозил солиNO реагира со катјоните на преодните елементи во облик нанитрозил јон или неутрален молекул при што се добиваат комплекснироз јо еу ра е о е у р о се доб аа о е ссоединенија (адиција на NO на хемиската врска во градбената единкана солта)




При реакција на Fe2+ јони и нитрати во присуство на сулфурнакиселина, се создава комплексно соединение, железо нитрозилсулфат [Fe(NO)]SO4, со карактеристична кафена бојасу фа [ e( O)]SO4, со ара ер с а афе а боја

6FeSO4 + 2KNO3 + 4H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + 2NO + 4H2O + K2SO4

FeSO4 + NO → [Fe(NO)]SO4

Оваа реакција се користи за идентификација на нитратни јони

Одредени елементи како јаглерод или фосфор согоруваат вор ј р ф ф р руатмосфера на NO – оксидациско дејство на NO

4P + 10 NO →2P O + 5N4P + 10 NO →2P2O5 + 5N2




NO се создава in vivo врши голем број на биохемиски функции:

Намалување на крвниот притисокНамалување на крвниот притисокНевротрансмисија

Антибактериско делувањеКонтракција на мазна мускулатураКонтракција на мазна мускулатура

Учествува во реакцијата на имуниот систем кон антигените

NO претставува сериозен загадувач на атмосферата

атмосферскиот NO кој се добива како отпаден продукт на ф р ј д д р дутермоелектраните и моторите со внатрешно согорување бавно се

претвора во NO2


N2O3, азот (III) оксид


Цврста супстанција со сина боја што се топи на – 101 ˚СВо течна состојба е делумно диспропорциониран до азот (IV) оксид иазот (II) оксид при што со пораст на температурата се зголемува иазот (II) оксид, при што со пораст на температурата, се зголемува идиспропорционирањетоВо гасовита состојба оваа трансформација е потполна, така што неможе да се зборува за азот (III) оксид туку за смеса на оксиди соможе да се зборува за азот (III) оксид, туку за смеса на оксиди сооксидациски степен +2 и +4

2N O 2NO (N O ) + 2NO2N2O3 2NO2 (N2O4) + 2NO

Со растворање N2O3 на (или смесата од два оксида) во вода настанува( ) базотеста (нитритна) киселина, нестабилно соединение што лесно се

разложува

NO + NO + H O → 2HNONO + NO2 + H2O 2HNO2

2HNO2 → H+ + NO3‐ + 2NO + H2O

Оксиди на азотОксиди на азот

NO2, азот (IV) оксид

Отровен гас со темно‐кафена боја, потежок од воздухотЛабораториски, NO2 се добива во реакција на редукција наконцентрирана азотна киселина со метал што во напонскиот ред сер р рнаоѓа после водород (пр. бакар) или со термичко разложување наолово (II) нитрат

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 4NO2 + 2 H2O

2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2 + O2( 3)2 4 2 2

При ладење NO2 ја губи карактеристичната боја поради реакција надимеризација

2NO2 = N2O4


NO2, азот (IV) оксид

При негово растворање во вода се формира смеса од азотеста и азотнакиселина

2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3

Заради нестабилноста азотестата киселина се разложува:Заради нестабилноста азотестата киселина се разложува:

3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2OЗбирната реакција на разложување може да се прикаже со следнатаравенка:

NO H O HNO NO3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

NO2 e оксидациско средство со јачина приближно на онаа на бромВ јВо одредени реакции покажува и редукциски својства при што сеоксидира до азотна киселина, односно нитрати


N2O5, азот (V) оксид

N2O5 претставува цврста, безбојна кристална супстанција, што натемпература над 0˚С ослободува кислород и преминува во NO2

N2O5 → N2O4 + ½ О2

Најчесто се добива со дехидратација на азотна киселина под дејствона силно дехидратациско средство, на пр. P4O5

Со растворање на N2O5 во вода се добива азотна киселина, од тиепричини овој оксид се претставува како анхидрид на азотна киселина

N2O5 + H2O → 2HNO3


N2O5, азот (V) оксид

Азотна киселина претставува главна индустриска хемикалија припроизводство на ѓубрива, експлозиви и разни супстанции штосодржат азотсодржат азот

Кога концентрираната азотна киселина ќе се измеша соконцентрирана хлороводородна киселина што формира портокаловаконцентрирана хлороводородна киселина што формира портокалова,чадлива „царска вода“ (aqua regia) = ги раствора благородните металикако злато и платина

HNO3 +3 HCl→ NOCl + Cl2 + 2 H2O

Н ј б бНитратниот анјон на собна температура е силно, но бавнооксидациско средство. Додавање на силна киселина и зголемување натемпературата ја забрзуваат реакцијата на оксидација

А Азотеста киселина

Азотеста (нитритна) киселина, HNO2 е многу слаба киселина и постојанае само во водени раствори

Добивање

редукција на водени раствори на нејзини соли – нитрити под дејство на силни киселини

2NaNO2 + H2SO4 →2HNO2 + Na2SO4

редукција на соли – нитрати солите на азотеста киселина покажуваат поголема стабилност во однос

на киселината од која се изведенидобро се раствораат во вода и нивните раствори реагираат базнодобро се раствораат во вода и нивните раствори реагираат базно

2NaNO2 + HOH → HNO2 + Na+ + OH2 2 Базна реакција

А Азотеста киселина

азотестата киселина, во кисела средина, односно нитритите во базнајсредина покажуваат оксидациско и редукциско дејство

во кисела средина и присуство на KMnO4 како оксидациско средство,јазотеста киселина се оксидира во азотна киселина, односно во реакција

со силни оксидациски средства делува редукциски

HNO2 + 2KMnO4 + H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + HNO3 + 2O2 + 3H2O3 2O

во присуство на силни редукциски средства, азотеста киселина сеоднесува како оксидациско средствооднесува како оксидациско средство

2 HNO2 + 2HJ → J2 + 2NO + 2H2O

А Азотна киселина

Најзначаен претставник на соединенијата на азот со позитивен ( ) оксидациски степен претставува азотна (нитратна) киселина и

нејзините соли нитрати

Д бДобивање

реакција на растворање на диазот пентаоксид (N2O5) во вода

N2O5 + H2O → 2HNO3

ј ѓреакција меѓу алкални нитрати и киселини

KNO3 + H2SO4 → 2HNO3 + H2SO4

индустриски, азотна киселина се добива со каталитичка оксидација најамонијак со кислород од воздухот


4NH3(g) + 5O2(g) → 4NO(g) +6H2O(g) Чекор 1

3NO(g) N O(g) + NO (g)Δ

3 g 2 g g 2 g р

Чекор 23NO(g) N2O(g) + NO2(g)

3NO (g) + H O (l) → 2HNO + NO(g)

Чекор 2

Чекор 33NO2(g) + H2O (l) → 2HNO3 + NO(g) Чекор 3

Физичко‐хемиски карактеристикир р

чистата азотна киселина претставува безбојна течност што со стоењепотемнува (разложување и ослободување NO2)

4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2


со вода се меша во сите односи и во водени раствори во потполност едисоцирана

ѓ јјазотна киселина спаѓа во групата на најјаки неоргански киселини

во кисела средина, азотна киселина и нејзините соли нитратипретставуваат силни оксидациски средства

поради оксидациското делување, азотна киселина ги раствора ситеметали освен злато, платина, родиум и иридиум

формирањето на продукти во реакциите на растворање на металитеф р р р у р р рсо азотна киселина зависат од концентрацијата на азотна киселина ијачината на редукциското средство


како продукти на оваа реакција се добиваат нитрати и оксиди на азотсо различни оксидациски степени

Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O3 ( 3)2 2Разредена HNO3

Cu + „HNO “ → Zn(NO ) + NO + H OCu + „HNO3 → Zn(NO3)2 + NO2 + H2OКонцентрирана

HNO3

одредени метали како што се алуминиум, хром или железо сераствораат во разредена азотна киселина, но не се раствораат воконцентрирана азотна киселинаконцентрирана азотна киселина

→ појава на пасивизирање на металите

Al HNO Al O NO H O Al + HNO3 → Al2O3 + NO + H2O


оваа појава резултира со формирање на компактен заштитен слој што се состои од оксид или сол на металот што не се раствора во

концентрирана азотна киселина

заштита од понатамошно дејство на киселината((концентрирана азотна киселина се транспортира во железни или

алуминиумски цистерни)

металите што имаат попозитивен стандарден електроден потенцијал од водород се раствораат во азотна киселина поради оксидациското делување на нитратниот јон (азотна киселина се редуцира до NO а делување на нитратниот јон (азотна киселина се редуцира до NO2 , а

разредената азотна киселина до NO)


при растворање на металите со понегативен стандарден електроден потенцијал од водород, растворањето се должи на водородниот јон, а не

на нитратниот анјон (нитратниот анјон се редуцира)на нитратниот анјон (нитратниот анјон се редуцира)

при реакција на азотна киселина со металите доаѓа до нејзина редукција, а степенот на редукција на нитрат јонот (N2O, NO, NO2 или

NH3) зависи од концентрацијата на киселината, температурата и јачината на редукциското средство)ј р у р )

нитратите, како и самата азотна киселина покажуваат оксидациско делување при загревање ослободуваат кислородделување – при загревање ослободуваат кислород

Структура на азотна и азотеста киселина и нивните оксоанјони

азотна киселина азотеста киселина

Соединенија на фосфор, арсен, антимон

Фосфин, арсин, стибнин и бизмутин

PH3, AsH3, SbH3 и BiH3 ‐ високо токсични хидриди на фосфор, арсен, антимон и бизмут

Фосфин и арсин се отровни гасови што лесно согоруваат на воздух, но дел од нивните органски деривати се стабилни и се користат како р р р

лиганди во координационата хемија на металите

Во раствори на фосфин, арсин и стибнин, за разлика од растворите на Во раствори на фосфин, арсин и стибнин, за разлика од растворите на амонијак, не се јавува водородна врска

Сите хидриди од 15‐та група имаат пирамидална геометрија на Сите хидриди од 15‐та група имаат пирамидална геометрија на молекулата, а аголот меѓу врските се намалува одејќи надолу по група

Намалување на степен на sp3 хибридизација и стерни ефекти

б бФосфин, арсин, стибнин и бизмутин

PH3АѕH3 SbH3

нестабилноста расте со ↓ на електронегативноста

↑ на нестабилноста ↑ редуктивните особини на овие соединенија ↑ на нестабилноста, ↑ редуктивните особини на овие соединенија


Халогениди

Сите членови од 15‐та група градат трихалогениди и пентафлуоридиПентахлориди градат фосфор, арсен и антимон

Пентабромидите се карактеристични само за фосфор

Халогениди на азот

Халогенидите на азот, освен NF3 имаат ограничена стабилностАзот трифлуорид NF е пирамидална молекула што се одликува со

Халогениди на азот

Азот трифлуорид, NF3 е пирамидална молекула што се одликува со ниска реактивност заради силно електронегативниот атом на флуорАзот трихлорид, NCl3 претставува жолто масло што се користи како

б ббелител за брашноАзот трибромид, NBr3 претставува експлозивно темно‐ црвено маслоАзот тријодид, NI3 претставува високо‐експлозивно соединение


Халогениди

Халогeнидите на потешките елементи од групата се користат како појдовни материјали за најразлични синтези

Трихалогенидите можат да бидат гасови или испарливи течности како PF3 и АsF3 или цврсти супстанции како BiF33 3 р у 3

Овие соединенија вообичаено се синтетизираат во директна реакција меѓу елементите

Пентахалогенидите можат да бидат гасови или цврсти супстанции со Пентахалогенидите можат да бидат гасови или цврсти супстанции со тригонално‐бипирамидална геометрија

Кога SbF5 и АѕF5 се додадат кон анхидрирана HF се добива т.н супер киселина посилна и од HFкиселина, посилна и од HF


Оксиди на фосфор, арсен и антимон со оксидациски степен +3

фосфор (III) оксид, P4O6

арсен (III) оксид, As4O6арсен (III) оксид, As2O3

антимон (III) оксид, Sb4O6антимон (III) оксид, Sb2O3

P4O6

фосфор (III) оксид P O поседува т н кафезна структурафосфор (III) оксид, P4O6поседува т.н кафезна структурадоколку фосфор (III) оксид согори во атмосфера со доволно

кислород се формира фосфор (V) оксидарсен антимон и бизмут полесно формираат оксиди кадеарсен, антимон и бизмут полесно формираат оксиди каде

оксидацискиот степен е +3


Киселини и соли на фосфор, арсен и антимон со оксидациски степен +3

Формула Назив на киселината Неутрална сол Хидроген сол

H2PHO3 фосфореста фосфити хидрогенфосфити

H3AsO3 ортоарсенеста ортоарсенити хидрогенортоарсенити

HAsO2 метаарсенеста метаарсенити /

H SbO H3SbO3 ортоантимонаста ортоантимонити хидроген ‐ортоантимонити

НЅbO метаантимонаста метаантимонити /НЅbO2 метаантимонаста метаантимонити /

H2Sb4O7 тетраантимонаста тетраантимонитихидроген ‐

тетраантимонити2 4 7 р р р

фосфор (V) оксид P O

Оксиди на фосфор, арсен и антимон со оксидациски степен +5

фосфор (V) оксид, P4O10

арсен (V) оксид, As2O5

(V) Sb Oантимон (V) оксид, Sb2O5


ортофосфорна киселина, H2PHO4 (соли: фосфати, ди‐ и хидрогенфосфати)фосфати)метафосфорна киселина, HPO3 (метафосфати)пирофосфорна киселина, H4Sb2O7 (пирофосфати, ди‐, три‐, и

хидрогенпирофосфатихидрогенпирофосфатиортоарсенова киселина, H3AsO4 (ортоарсенати, хидроген‐ и ди‐

хидрогенортоарсенати)


метаарсенова киселина, HAsO3 (метаарсенати)хексахидроксиантимонова киселина, H[Sb(OH)6]

(соли – хексахидроксиантимонати (V))( др ( ))најзначано соединение од оваа група е (орто) фосфорна киселинасилна трипротонска киселинасоли фосфати – слабо растворлии во водасоли фосфати слабо растворлии во водасоли хидрогенфосфати –лесно растворливи во вода

Кондензирани полифосфатиКондензирани полифосфати

дехидратацијата на фосфорна киселина води кон формирање наверижни и прстенести структури од PO4 единкир р ру ур 4кондензираните полифосфати се користат во детергенти за перење на

алишта и садови, како хранливи адитиви и за третман на водататрифосфатите, како што е аденозин трифосфат (АТР), се основенр фосфа е, а о о е аде оз р фосфа ( ), се ос о е

извор на енергија за живите организми

Documents

15‐тагрупа на елементи - ff.ukim.edu.mk · 9Промена на физички својства 9Промена на ... (во облик на калциум