Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaNitrogéncsoportNitrogéncsoport

V/A. oszlop• Elektronszerkezet: ns2np3

• N, P nemfém, As, Sb félfém, Bi fém• Elektronegativitás: 1.9-3.0 (többnyire kovalens kötést képeznek)• Vegyérték, oxidációs szám: sokféle -3: ammónia (NH3) -2: hidrazin (H2N-NH2) -1: hidroxilamin (H2N-OH) -0: nitrogén molekula (N2) +1: dinitrogén-oxid (N2O) +2: nitrogén-monoxid (NO) +3: dinitrogén-trioxid (N2O3) +4: nitrogén-dioxid (NO2) +5: nitrogén-pentaoxid (N2O5)

3e-

1e- lazító pályán!

3e- delokalizált

4e- delokalizált

4e-

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaNitrogéncsoportNitrogéncsoport

N fontosabb vegyületei:• Ammónia (NH3): színtelen, szúrós szagú, nagy párolgáshő, vízben jól oldódik. Felhasználás: salétromsav és műtrágyagyártás, hűtőgép (helyette ma HCFC, HFC)

Nitrogén (N)• Gáz, levegő 78%-a. N2 nagyon stabil.• 3 p elektronnal kötés, negyediket datív módon (NH4

+)

• Ammónium-hidroxid (NH4OH) Csak vizes oldatban létezik, gyenge bázis: NH3 + H2O NH4OH NH3 vízben való oldódása exoterm: hevítés hatására NH3 eltávozik. • Ammónium-klorid (NH4Cl) Kristályos, vízben jól oldódik, oldata kissé savas Hevítés hatására bomlik: NH4Cl → NH3 + HCl Felhasználás: lágyforrasztáskor fémfelület tisztítására, HCl és NH3 oldja a fém-oxidokat • Ammónium-nitrát (NH4NO3) Kristályos, higroszkópos, könnyen bomlik (robbanásveszély) Felhasználás: mészkőporral keverve műtrágya

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaNitrogéncsoportNitrogéncsoport

• Nitrogén-dioxid (NO2): vörösesbarna, párosítatlan elektron miatt paramágneses. Vízzel reagálva: 2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2

Egyensúlyban van a dimerjével: 2NO2 N2O4

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaNitrogéncsoportNitrogéncsoport

• Dinitrogén-tetroxid (N2O4): könnyen cseppfolyósítható gáz. Felhasználás: kovalens vegyületek jó aprotonos oldószere.• Salétromsav (HNO3): színtelen, szúrós szagú, erős sav Állás közben bomlik: 2HNO3 → 2NO2 + H2O + O Oxidálószer: N5+ → N4+-re redukálódik, ill. naszcens oxigén képződik Fémeket oldja (választóvíz: ezüst): 2Ag + 2HNO3 = Ag2O + 2NO2 + H2O Ag2O + 2HNO3 = 2AgNO3 + H2O Királyvíz: cc. HNO3 és cc. HCl 1:3 arányú keveréke (aranyat is oldja) HNO3 + 3HCl = 2H2O + NO + 3Cl (atomos klór oxidál) HCl + 3Cl + Au = H[AuCl4] (hidrogén-tetrakloro-aurát)

cc. HNO3 a vasat és alumíniumot nem oldja, mert passzív oxidréteget csinál (de: a híg HNO3 oldja őket!!

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaNitrogéncsoportNitrogéncsoport

P fontosabb vegyületei:• Foszforsav (H3PO4): színtelen, kristályos (42 ºC-on olvad), hárombázisú középerős sav. Sói a foszfátok (PO4

3-: tetraéder, 8 delokalizált e-). Szerves foszfátvegyületek: sejtek energiaátalakítása (adenozin foszfátok: AMP, ADP, AMP) Műtrágya: Ca(H2PO4)2

.H2O (szuperfoszfát)

Foszfor (P)• Szilárd. 3 allotróp módosulat: elemek más kristályszerkezetűek (polimorfia: általános fogalom: anyagok más kristályszerkezetűek)

• egyszeres () kötések, 5 kötés a 3d pályára gerjesztett egyik 3s elektron révén• Felhasználás: vörösfoszfort gyufagyártásra

fehér (P4) vörös (láncszerű)fekete (grafitszerű)

H3PO4 PO43-

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaOxigéncsoportOxigéncsoport

VI/A. oszlop• Elektronszerkezet: ns2np4

• O, S, Se nemfém, Te, Po félfém• Elektronegativitás: 2.0-3.5 (többnyire kovalens kötést képeznek)• Vegyérték: 2, 4, 6Oxigén (O)• 3. leggyakoribb elem a világegyetemben • Leggyakoribb elem a Földön, a földkéreg súlyának fele oxigén.• Gáz, levegő 20.9 %-a. • Cseppfolyós és szilárd halmazállapotban kék.• Kétatomos molekula (O2), kevésbé stabilabb mint N2. Egy kötés, és két azonos spinű magános p elektron (két fél kötés)• Előállítás: cseppfolyós levegő frakcionált desztillációjával, ill. vízből elektrolízissel• Legjelentősebb allotróp módosulata az ózon (O3): Fertőtlenítő hatású, légkörben UV védelem

O O

O OO

4e-

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaOxigéncsoportOxigéncsoport

Oxigén vegyületeiVíz (H2O)• Erős hidrogénkötés, vízben legstabilabbak a négyes asszociátumok (H8O4) • Jég: folyadéknál lazább szerkezete miatt sűrűsége kisebb mint a vízé (térfogata nagyobb 9%-al). Víz sűrűsége is +4 ºC-on a legnagyobb. Hidrogén-peroxid (H2O2)• Színtelen, szagtalan, nem éghető folyadék• Erős hidrogénkötést képez, vízzel korlátlanul elegyedik• Peroxokötés gyenge, erősen bomlékony: H2O2 = H2O + O A felszabaduló naszcensz (atomos) oxigén miatt erős oxidálószer. 2HCl + H2O2 = Cl2 + H2O

• Előállítása: BaO2 + H2SO4 = BaSO4 + H2O2

(BaO + O2 = BaO2 500 ºC-on)• Fontosabb alkalmazásai: fertőtlenítőszer, színtelenítőszer, rakéták üzemanyaga Bomlását nehézfémek és sóik katalizálják

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaOxigéncsoportOxigéncsoport

Kén (S)• Sárga, szilárd, 8-atomos molekulák (-kötés)• Természetben elemi állapotban vulkángőzökben.• Kőolajfinomítás mellékterméke• Felhasználás: borászat (baktériumölő), kénsav előállítás

Ha oldani akarsz, vízzel ne próbálkozz, Erre inkább, szén-diszulfid, te ajánlkozz!Hevítgetnek gyakran, megolvadok, folyok, Sűrű, sötét gyűrű leszek, majd folyékony vagyok.

Ha ilykor lehűtenek orvul, Nem érzem jól magam, csak amorful.Egyéb elemekkel reagálok sorba', Ekképp stabilizálódom három rácstípusba.

Atom, molekula, s ionrács e három, Soulfour vagyok, magamat ajánlom.

Antal István: A kén

Egy sárga úr vagyok, Megismerhetsz nyomban, Megtalálsz a hatodik főcsoportban.

Távol áll tőlem bohém élet, pia, Jellemzőm az allotrópia.Egy lóugrás a szén, ki mindig ,,kormos'', Iker vagyok, monoklin és rombos.

Nem vagyok túl kemény, De mégis sármos, Egész testem molekularácsos.Testem látszik, nem poláros, Nyolc atomos gyűrű, apoláros.

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaOxigéncsoportOxigéncsoport

Kén vegyületei:Hidrogén-szulfid (H2S, kén-hidrogén)• Előfordulás: vulkáni gázok, kénes ásványvizek, záptojás (fehérjék bomlásterméke)• Savas jellege miatt fémekkel reagál (pl. ezüst: fekete Ag2S)

Kén-dioxid (SO2)• Vulkáni tevékenységből, szén és kőolajszármazékok elégetésekor → savas esők• Redukálható (oxidáló tulajdonság): SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O• Oxidálható (redukáló tulajdonság): 2SO2 + O2 = 2SO3 Ezen reakció vanádium-pentoxid (V2O5) katalizátorral a kénsavgyártás fő lépése.• Borászatban hasznos tulajdonságok: antioxidáns, antiszeptikus (mikroorganizmus ölő), íz, zamat és színalakító hatás

Kén-trioxid (SO3)• S elektronszerkezete: 3s2 3p4 = csak 2 párosítatlan, kovalens kötést képző elektron Promóció: a párosított elektronokból 1-1 a 3d pályára gerjesztődik (energia fedeződik az utána kialakuló kovalens kötés során felszabaduló energiából) Hibridizáció: pályák energiája kiegyenlítődik, hogy ekvivalens kötéseket alkothassanak: SO3-ban: 3 ekvivalens -kötés + delokalizált pályák

O

S

O

6e-

O

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaKén vegyületeiKén vegyületei

Kénsav (H2SO4)• Egyik legnagyobb mennyiségben előállított vegyszer (szinte minden vegyiipari ágazatban használt alapanyag) Max. 98 %-os vizes oldatát használják (efölött SO3 párolog ki belőle). Akkumulátorban 33.5 %-os van.• Kétértékű nagyon erős sav. Tömény H2SO4 erősen vízelvonó, még szerves vegyületekből is elvonja a H és O-t → elszenesíti őket.

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaKén vegyületeiKén vegyületei

Kénsav (H2SO4)• Egyik legnagyobb mennyiségben előállított vegyszer (szinte minden vegyiipari ágazatban használt alapanyag) Max. 98 %-os vizes oldatát használják (efölött SO3 párolog ki belőle). Akkumulátorban 33.5 %-os van.• Kétértékű nagyon erős sav. Tömény H2SO4 erősen vízelvonó, még szerves vegyületekből is elvonja a H és O-t → elszenesíti őket.• Tömény forró kénsav erős oxidálószer, de HNO3-nál gyengébb.• Autoprotolízis: 2H2SO4 H3SO4

+ + HSO4- K=2.7.10-4 (mol/dm3)2

sokkal erősebb mint a vízben (10-14), vezeti az áramot.• Vízben disszociációja: H2SO4 + H2O = H3O+ + HSO4

- (hidrogén-szulfátion) HSO4

- + H2O = H3O+ + SO42- (szulfátion)

• Szulfátok (SO42-)

• Tetraéderes szerkezetű, de – a sok helyen látható ábrával ellentétben - a 4 oxigén ekvivalens, 8 e--ból álló delokalizált -rendszer van a 4 S-O kötés körül.• Fontosabb szulfátok: PbSO4, CaSO4, MgSO4, CuSO4

.5H2O (növényvédőszer)

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaHalogéncsoportHalogéncsoport

VII/A. oszlop• Elektronszerkezet: ns2np5

• F, Cl, Br, I nemfém, At (mesterséges elem) félfém• Elektronegativitás: 4.0-2.2• Kis EN-ú elemekkel ionos, nagy EN-ú elemekkel kovalens kötésű vegyületeket alkotnak.• Vegyérték: 1, 3, 5, 7 (oxidációs szám: -1, +1, +3, +5, +7) kivéve a F, aminek oxidációs száma csak -1 lehet.• Erős oxidálószerek (anionná redukálódnak)• Kétatomos molekulákat képeznek.• Színesek: molekuláik a látható fény hatására gerjesztődnek.• Szobahőmérsékleten F, Cl gáz, Br folyékony, I szilárd.• Előfordulás: tengervízben, ásványvizekben, többnyire Na-só formájában.

Fluor (F)• Legerősebb oxidáló elem, nemesgázokkal is (Kr, Xe, Rn) reagál.• Megtámadja a legtöbb elemet: esetenként a fejlődő hő mellett fényeffektus.

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaHalogéncsoportHalogéncsoport

Fluor fontosabb vegyületei• Hidrogén-fluorid (HF): középerős sav, üvegmaratásra használják SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O Erős hidrogénkötés: H2F2, H4F4, H6F6 asszociátumokat képez• Nátrium-fluorid (NaF): fogpasztában• Nátrium-[hexafluoro-aluminát] = kriolit (Na3[AlF6]) Al gyártásban elektrolízisnél: 1000 ºC-os olvadéka oldja a timföldet (enélkül 2000 ºC kellene)Klór (Cl)• Fojtó szagú gáz, elemi állapotban vulkáni gázokban• Reaktivitása hasonló (csak gyengébb) a fluoréhoz• Előállítás: NaCl vizes oldatának elektrolízise → Cl2 + H2

• Felhasználás: fertőtlenítés (víz, gyógyászat) Cl2 + H2O HCl + HClO HClO → HCl + OHidrogén-klorid (HCl)• Szúrós szagú gáz, vizes oldata a sósav (erős sav), kis koncentrációban gyomorban• Előállítás: NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + HCl• Felhasználás: PVC gyártás, gyógyszeripar + sok egyéb iparágban

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaHalogéncsoportHalogéncsoport

Bróm (Br)• Vörösbarna, rossz szagú folyadék (büzeny)• Klóréhoz hasonló jellegű reaktivitás (de gyengébb)• Felhasználás: KBr, NaBr-t nyugtatóként a gyógyászatban AgBr-t a fényképészetben

Jód (I)• Szürke kristály, sárgásbarna vizes oldat, lila gőz

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaHalogéncsoportHalogéncsoportJód (I)

• Vízben rosszul oldódik, de KI-os oldatban már jól: I2 + I- = I3- komplex ion• Oxidálószer (leggyengébb a halogének közül)• Fontos élettani szerep: pajzsmirigy által termelt tiroxin növekedési hormon Hiánya: pajzsmirigy megnagyobbodás (golyva), törpeség, szellemi visszamaradottság Napi szükséglet felnőttkorban: 0.15 mg (jódozott só) De: 2-3 g már halálos méreg• Előfordulás: tengervíz, édesvíz (század mg/dm3), NaIO3 salétrombányákban• Radioaktív jód: 131I (urán maghasadásakor), felezési ideje 8 nap Illékony, levegőben relatíve nagy koncentráció katasztrófa esetén. Pajzsmirigyben összegyűlik → daganatos betegség. Védekezés: napi 130 mg KI tabletta• Előállítás: NaIO3 + 3 NaHSO3 = NaI + 3NaHSO4

NaIO3 + 5NaI + 3H2O = 3I2 + 6NaOH• Felhasználás: halogén izzólámpákban W szál párolgásának csökkentésére AgI felhőkbe porlasztása: eső indítás 3 %-os alkoholos—vizes oldatát fertőtlenítésre (oxidáló hatása miatt) analitikai laborokban: reagens

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaNemesgázokNemesgázok

Általános tulajdonságok• Elektronszerkezet: ns2 np6

• Egyetlen elem, ami atomos állapotban természetben előfordul• A zárt elektronhéj miatt meglehetősen inertek, a magasabb rendszámúak laboratóriumi körülmények között reakcióba vihetők: Xe[PtF6], XeF2, KrF4, BaKrO4

• Szilárd halmazállapot: „molekularács” – diszperziós kölcsönhatásokkal• Legelterjedtebb felhasználás: fénycsövek, izzólámpák töltése - kisnyomású nemesgáz (általában keverék) + többnyire kevés Hg vagy fémsó - feszültség hatására elektromos kisülés → ionizálja a gázt - szabaddá váló elektronok gyorsulnak a feszültség hatására, ütköznek a gázfázisban levő atomokkal, ionokkal, ezzel gerjesztik elektronjaikat. A gerjesztett elektronok visszakerülve az alapállapotba UV és látható fotonokat sugároznak ki.

Hélium (He)• H után a leggyakoribb a világegyetemben, s legkönnyebb → léghajók, léggömbök• Előállítás: földgáz cseppfolyósításakor gázfázisban marad, uránkőzetek hevítése• Hűtőanyag szupravezető mágnesekben, kriogenikában• He-Ne lézer különböző műszerekben

Szervetlen kémiaSzervetlen kémiaNemesgázokNemesgázok

Argon (Ar)• Föld légkörének 0.93 %-át alkotja• Előállítás: cseppfolyós levegő frakcionált lepárlásával• Védőgáz fémkohászatban, ívhegesztésnél• Hőszigetelt üvegben az üveglapok között• Élelmiszeriparban csomagológáz

Kripton (Kr)• Előállítás: cseppfolyós levegő frakcionált lepárlásával• Izzólámpa töltőgáza (Bródy Imre, TUNGSRAM)Xenon (Xe)• Elsőként előállított nemesgáz vegyület: Xe[PtF6]. • Előállítás: cseppfolyós levegő frakcionált lepárlásával• Xeonlámpa töltőgáza (vakuk)• Űreszközök ionhajtóművének hajtóanyaga (ionizációs kamrában ionozálják, majd az ionokat elektromos térben felgyorsítva kilövik. Kis, de hosszú ideig egyenletes hajtóerő: bolygóközi utazásra optimális.Radon (Rn)• Radioaktív háttérsugárzás 40 %-a, forrása a kőzetekben levő rádium. Összegyűlik a lakóhelyiségek légterében. Tüdőrák 2. leggyakoribb okozója.