Pentely (prvky p3) - otázka z chemie

chemie

Otázka: Pentely (prvky p3, 15. skupina)

Předmět: Chemie

Přidal(a): Kateřina Malečková

Charakteristika

PRVEK; ZNAČKA; Z; ELEKTRONOVÁ KONFIGURACE; ELEKTRONEGATIVITA

Dusík; N; 7; [He]2s² 2p³; 3,04

Fosfor; P; 15; [Ne]3s² 3p³; 2,19

Arsen; As; 33; [Ar]3d¹⁰4s² 4p³; 2,18

Antimon; Sb; 51; [Kr]4d¹⁰ 5s² 5p³; 2,05

Bismut; Bi; 83; [Xe]4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³; 2,02

Dusík – plyn, nekov
Fosfor – pevná látka, nekov
Arsen – pevná látka, polokov, jeho rozpustné sloučeniny
Antimon – pevná látka, polokov– hubení hlodavců
- Oxid arsenitý = arzenik As₄O₆
Bismut – pevná látka, kov

As, Sb, Bi: málo rozšířené, nacházejí se ve formě sirných rud

Dusík (Nitrogenium)

Výskyt

Volný – v atmosféře (78%) ve formě dvouatomových molekul N₂
Vázaný – v anorganických sloučeninách -> v minerálech CHILSKÝ LEDEK: NaNO₃
DRASELNÝ LEDEK: KNO₃
- ->v amonných solích a dusitanech
- Biogenní prvek

Vlastnosti

Bezbarvý plyn, bez chuti a bez zápachu, málo rozpustný ve vodě
Ve všech skupenstvích ve dvouatomových molekulách N₂
Schopen vytvářet vodíkové vazby
Trojná vazba – velmi silná => nízká reaktivita
Zvýšením teploty a tlaku se N₂ rozštěpí na samostatné atomy -> atomární dusík je velice reaktivní

Příprava – termickým rozkladem dusitanu amonného

NH₄NO₂ -> N₂ + 2 H₂O

Výroba

Frakční destilací zkapalněného vzduchu

Použití

Přeprava – stlačený v ocelových lahvích – zelený pruh
Při výrobě různých sloučenin – amoniak, kys. dusičná, dusíkatá hnojiva
Malá reaktivita-> ochranný plyn tvoří inertní atmosféru ochrana před vzdušným kyslíkem -> při výrobě výbušnin

Sloučeniny

Amoniak NH₃
- Čpavek
- Za běžných podmínek bezbarvý plyn – štiplavý zápach
- Mimořádně rozpustný ve vodě
- Dobré rozpouštědlo
- Tvoří se v přírodě rozkladem organických sloučenin obsahující dusík
- volný elektronový pár => zásaditý charakter
- redukční vlastnosti

3 CuO + 2 NH_{3 ->}3 Cu + 3 H₂O + N₂

laboratorně se připravuje rozkladem amonných solí silnými zásadami

NH4Cl + NaOH -> NH3 + NaCl + H2O

průmyslově se vyrábí Haber-Boshovou syntézou ->vysokotlaká katalýza syntézy prvků:

N₂ (g) + 3 H₂ (g) -> ^Fe, ^{450°C , 20 MPa} -> 2 NH₂ (g)

výroba – průmyslových hnojiv obsahující amonné soli a dusičnany, dusičné, sody, kapalný jako chladící médium
reaguje s kyselinami za vzniku AMONNÝCH SOLÍ:
- bezbarvé (bíle), krystalické a ve vodě rozpustné
- Chlorid amonný = SALMIAK NH₄Cl
  - Při pájení kovů, v lékařství
- Dusičnan amonný NH₄NO₃průmyslové hnojivo

Oxid dusný = rajský plyn N₂O
- Bezbarvý, nasládlé chuti, málo rozpustný ve vodě
- Jeho směs s vodíkem při styku s plamenem vybuchuje
- Dříve anesteziologie narkózy – nádech – stav veselosti, opojení -> droga
- Hnací plyn do bombiček na výrobu šlehačky, zvýšení výkonu závodních aut

Oxid dusnatý
- Bezbarvý plyn
- Příprava syntézou za vysokých teplot

N₂ + O₂ -> 2 NO

Oxid dusičitý NO₂
- Červenohnědý jedovatý plyn
- Silné ox. činidlo

Kyselina dusitá HNO₂
- Nestálá – Snadno podléhá oxidaci a redukci
- Její vodný roztok se získá reakcí dusitanů s neoxidujícími kyselinami:

AgNO₂ + HCl -> HNO₂ + AgCl

Výroba barviv, její soli DUSITANY jsou dobře rozpustné ve vodě

Kyselina dusičitá HNO₃
- Silná kys., světlem se rozkládá (uchovává se v tmavých lahvích)
- S vodou neomezeně mísitelná
- Silné oxovadlo, oxiduje skoro všechny kovy pouze:
  - Au a některé platinové kovy reagují jen s LUČAVKOU KRÁLOVSKOU (směs HNO₃a HCl v poměru 1:3
  - Fe, Cr, Al se v koncentrované HNO₃ pasivují pokrývají se vrstvou oxidů, které brání další reakci, a reagují proto pouze se zředěnou kys.
- Bílkoviny jejím působením žloutnou
- Příprava:

NaNO₃ + H₂SO₄ -> NaHSO₄ + HNO₃

Výroba organických barviv, léčiv, celulózních laků, výbušnin, dusičnanů
Průmyslově se vyrábí nepřímou katalytickou oxidací amoniaku:
1. Syntéza amoniaku: 3 H₂+ N₂ 2 NH₃
2. Oxidace amoniaku: 4 NH₃ + 5 O₂ 4 NO + 6 H₂O
3. Oxidace oxidu dusnatého: 2NO + O₂ 2 NO₂
4. Reakce oxidu dusičitého s vodou: 3 NO₂ + H₂O 2HNO₃ + NO
Soli – DUSIČITANY rozpustné ve vodě, při vyšších teplotách- oxidační vlastnosti, termicky se rozkládají na dusitany až oxidy
Dusičnany lze získat reakcí kyselina dusičné s kovy, oxidy kovů nebo uhličitany

CuO + 2 HNO₃ -> Cu(NO₃)₂ + H₂O

Zvýšené koncentrace dusičnanů a dusitanů v potravinách jsou zdravotně závadné

Dusíkatá hnojiva:

Dusičnan amonný NH₄NO₃
Dusíkaté vápno = kyanamid vápenatý CaCN₂
Síran amonný (NH₄)₂SO₄
Močovina CO(NH₂)₂
Přírodní dusíkatá hnojiva – močůvka, chlévský hnůj

Fosfor (Phosphorus)

Výskyt

V přírodě pouze ve sloučeninách př. minerál apatit
Je jedním z biogenních prvků; součástí kostí, zubů..
- ATP = adenosintrifosfát (přenos energie)
- NAD = nikotinamidadenindinukleotit (koenzymy – přenos vodíkových částic
- NADP = nikotinamidadenindinukleotitfosfát a elektronů)

Vlastnosti

3 alotropické modifikace

Bílý fosfor – voskově měkký (dobře se krájí)

Reaktivní
Na vzduchu samozápalný => uchovává se pod vodou
Prudce jedovatý
Ve tmě světélkuje
Tvořen molekulami P₄

Červený fosfor – méně reaktivní než bílý

Není jedovatý

Černý fosfor – kovový vzhled

Není jedovatý
Nejméně reaktivní
Vede el. Proud

Použití

Výroba – kys. fosforečné a fosfátů
Bílý fosfor se používá na hubení hlodavců
Červený – na škrtátku u sirek

Sloučeniny

Fosfan PH₃
Prudce jedovatý plyn; zápach po česneku
Silné redukční činidlo

Oxid fosforitý P₆O₆ dimer
- Prudce jedovatý, krystalický

Oxid fosforečný P₄O₁₀
- Bílá, sněhu podobná látka
- Dehydratační schopnost -> používá se k vysoušení látek

Kyselina fosforečná H₃PO₄ trihydrogenfosforečná
- Krystalická, čirá látka
- Středně silná kyselina
- Využívá se na výrobu hnojiv, léčiv, pracích prostředků, nápoje (Cola…)

Vliv fosfátů na životní prostředí

Eutrofizace = přesycení vody živinami P, N
Rostliny se přemnožují -> ubývá kyslík pro ostatní živočichy
P – fosfáty – prací prostředky – změkčovadla vody
N – dusíkatá hnojiva