К главной подгруппе V группы периодической системы принадлежат азот, фосфор, мышьяк, сурьма и висмут.
Эти элементы, имея пять электронов на внешней электронной оболочке атома, характеризуются в целом как неметаллы. Благодаря наличию пяти наружных электронов, высшая положительная степень окисления элементов этой подгруппы равна + 5, а отрицательная - 3. Вследствие относительно небольшой разности электроотрицательностей связь рассматриваемых элементов с водородом мало полярна. Поэтому водородные соединения этих элементов не отщепляют в водном растворе ионы водорода и, таким образом, не обладают кислотными свойствами
Азот
Фосфор
В природе
1.Находится в природе в свободном состоянии
2.Свободный азот является главной составной частью воздуха.
3.В виде сложных органических соединений — белков — азот входит в состав всех живых организмов. Без белка нет жизни, а так как азот является обязательной составной частью белка, то понятно, какую важную роль играет этот элемент в живой природе.
4.Азот — бесцветный газ, не имеющий запаха и весьма мало растворимый в воде.
5.При комнатной температуре он взаимодействует лишь с литием и щелочноземельными металлами. Малая активность азота объясняется большой прочностью его молекул, обусловливающей высокую энергию активации реакций, протекающих с участием азота. Однако при нагревании он начинает реагировать со многими металлами.
6.Основное применение азот находит в качестве исходного продукта для синтеза аммиака и некоторых других соединений
1.Вследствие легкой окисляемости фосфор в свободном состоянии в природе не встречается – основные соединения – белый фосфор, красный фосфор, черный фосфор.
2. Встречается в видео минеров – соединений фосфора
3. Фосфор, как и азот, необходим для всех живых существ, так как он входит в состав некоторых белков как растительного, так и животного происхождения.
4. Сырьем для получения фосфора и его соединений служат фосфориты и апатиты.
5. Свободный фосфор чрезвычайно активен. Он непосредственно взаимодействует со многими простыми веществами с выделением большого количества теплоты. Легче всего фосфор соединяется с кислородом, затем с галогенами, серой и со многими металлами
6. Применение фосфора весьма разнообразно. Большое количество его расходуется на производство спичек (красный). Фосфор используется для получения некоторых полупроводников
Соединения с водородом
Азот образует несколько соединений с водородом; из них наибольшее значение имеет аммиак — бесцветный газ
2NH4C1 + Са(ОН)2 = СаС12 + 2Н20 + 2NH3 (получение в лабе)
4NH3 + 302 = 6Н20 + 2N2
Водный раствор аммиака не обладает кислотными свойствами. Однако атомы водорода в его молекуле могут замещаться атомами металлов. При полном замещении водорода металлом образуются соединения, называемые нитридами.
С водородом фосфор образует газообразный тригидрид фосфора, или фосфин, РН3
Са3Р2 + 6НС1 = ЗСаС12 + 2РН3
Фосфин — бесцветный газ, очень ядовитый.
При его горении образуются фосфорный ангидрид и вода:
2РН3 + 402 = Р205 + ЗН20.
Основные свойства выражены у фосфина слабее, чем у аммиака. Он образует соли только с наиболее сильными кислотами, например НСlO4, НС1. В этих солях катионом является ион фосфония РН4+. Примером может служить хлорид фосфония PH4CI.
Соединение с галогенами
Водород в аммиаке может замещаться также галогенами. Так, при действии хлора на концентрированный раствор хлорида аммония получается бинарное соединение NCI3, которое трудно классифицировать, так как электроотрицательности азота и хлора близки. Хлорид азота(III) или нитрид хлора(I) получается в виде тяжелой маслянистой взрывчатой жидкости:
NH4CI + ЗСЬ = C13N + 4НС1.
Подобными же свойствами обладает нитрид йода I3N. С фтором азот образует устойчивый фторид азота NF3.
C13N + ЗН2О = NH3 + ЗНСlO;
2NF3 + ЗН20 = N203 + 6HF.
Значит, в данном соединени хлора и азота проявляется большая электроотрицатель-ность азота.
Фосфор непосредственно соединяется со всеми галогенами с выделением большого количества теплоты.
Хлорид фосфора (III), или трихлорид фосфора, PCI3 получается при пропускании хлора над расплавленным фосфором.
При действии воды PCI3 полностью гидролизуется с образованием хлороводорода и фосфористой кислоты Н3РО3:
РС13 + ЗН20 = Н3РО3 + ЗНС1.
При пропускании хлора в трихлорид фосфора получается хлорид фосфора (V), или пентахлорид фосфора, PCI5, который при обычных условиях образует твердую белую массу. Пентахлорид фосфора тоже разлагается водой с образованием хлороводорода и фосфорной кислоты. Аналогичные соединения фосфор образует с бромом, йодом и фтором; однако для йода соединение состава PI5 неизвестно.
Оксиды и кислоты
Азот образует с кислородом ряд оксидов; все они могут быть получены из азотной кислоты или ее солей.
Оксид азота (I) — термодинамически неустойчивое соединение.
Ни с водой, ни с кислотами, ни с щелочью оксид азота (I) не реагирует.
Оксид азота(II), или окись азота, N0 представляет собой бесцветный трудно сжижаемый газ/
По химическим свойствам оксид азота (II) относится к числу безразличных оксидов, так как не образует никакой кислоты.
Подобно N20 оксид азота (II) термодинамически неустойчив.
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(N03)2 + 2NO + 4Н20.
2NO + 02 = 2N02.
Диоксид (или двуокись) азота N02 — бурый ядовитый газ.
При растворении в воде NO2 вступает в реакцию с водой, образуя азотную и азотистую кислоты:
2N02 + Н20 = HNO3 + HNO2
В присутствии воздуха образующийся оксид азота немедленно окисляется в диоксид азота, так что в этом случае NO2 в конечном итоге полностью переходит в азотную кислоту:
4N02 + 02 + 2Н20 = 4HN03.
Оксид азота (III), или азотистый ангидрид, N2O3 представляет собой темно-синюю жидкость, уже при низких температурах разлагающуюся на N0 и NO2
Оксиду азота (III) соответствует азотистая кислота HNO2.
Оксид азота (V), или азотный ангидрид, N2O5 — белые кристаллы, уже при комнатной температуре постепенно разлагающиеся на NO2 и О2. Он может быть получен действием фосфорного ангидрида на азотную кислоту: 2HNO3 + P2O5 — N2O5 + 2HPO3
Оксид азота (V) — очень сильный окислитель. Многие органические вещества при соприкосновении с ним воспламеняются. В воде оксид азота (V) хорошо растворяется с образованием азотной кислоты
К важнейшим оксидам фосфора принадлежат Р203 и Р205.
Оксид фосфора (III), или фосфористый ангидрид, Р203 получается пре медленном окислении фосфора или когда фосфор сгорает при недостаточном доступе кислорода.
При действии холодной воды оксид фосфора (III) медленно взаимодействует с ней, образуя фосфористую кислоту Н3РО3.
Как оксид фосфора (III), так и фосфористая кислота обладают сильно выраженными восстановительными свойствами.
Оксид фосфора (V), или фосфорный ангидрид, Р205 образуется при горении фосфора на воздухе или в кислороде. Оксид фосфора (V) жадно соединяется с водой и потому применяется как очень сильное водоотнимающее средство.
Оксиду фосфора (V) отвечает несколько кислот. Важнейшая из них — это ортофосфорная кислота Н3Р04, называемая обычно просто фосфорной. Другие фосфорные кислоты представляют собою полимерные соединения.
Ортофосфорная кислота не принадлежит к числу сильных кислот.
Все другие фосфорные кислоты представляют собой продукты соединения тетраэдров Р04. В большинстве своем эти кислоты не выделены в свободном состоянии, а известны в виде смесей, в водных растворах или в виде солей.
Из полифосфорных кислот в кристаллическом состоянии выделена только простейшая дифосфорная (или пирофосфорная) кислота Н4Р2О7
Метафосфорные кислоты имеют общую формулу НnРnО3, где n может принимать значения от 3 до 8; однако часто их состав выражают простейшей формулой НРО3.
