1 / 27

Nitrogéncsoport elemei

Nitrogéncsoport elemei. Elektron konfiguráció: ns 2 np 3 Páratlan rendszámúak - kevés izotóp Nitrogénnek antimonnak két izotópja van Foszfor, arzén, bizmut tiszta elem. Fizikai tulajdonságok. Nitrogén színtelen, szagtalan, íztelen gáz Igen nehezen cseppfolyósítható

lora
Download Presentation

Nitrogéncsoport elemei

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Nitrogéncsoport elemei

  2. Elektron konfiguráció: ns2 np3 • Páratlan rendszámúak - kevés izotóp • Nitrogénnek antimonnak két izotópja van • Foszfor, arzén, bizmut tiszta elem

  3. Fizikai tulajdonságok Nitrogén • színtelen, szagtalan, íztelen gáz • Igen nehezen cseppfolyósítható • Allotróp módosulata nincs • Op, fp alacsony • Két izotópja 14N, 15N • Vízben kismértékben oldódik

  4. Kémiai tulajdonságai Nitrogén • Kémiailag inaktív • Nagy kötésenergia, igen stabil homonukleáris molekula • Nagy EN • Oxidációsszám -3, …., +5 • Oxidjai savanhidridek – oxosavak

  5. Fémekkel (negatív std. redox pot.) nitridek 3Mg + N2 = Mg3N2 • Hidrogénnel alkotott vegyületei (NH3, N2H4, HN3) Ammónia (NH3) • Színtelen, szúrós szagú (istállószagú), könnyezésre ingerlő gáz • Kis sűrűségű • Alacsony op, fp, könnyen cseppfolyósítható (-35oC) • -77 oC színtelen kristályokká fagy • Vízben kitűnően oldódik • Alkálifémeket és alkáliföldfémeket oldja cseppfolyós állapotban

  6. Kémiai tulajdonságai • Vizes oldata lúgos kémhatású, gyenge bázis (K = 1,78*10-5) • Tiszta oxigénben meggyújtható 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O • Platina katalizátorral salétromsavvá oxidálható NH3 + 2O2 = HNO3 + H2O exoterm • Klórgáz nitrogénné oxidálja 2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl • Savakkal ammónium sókká egyesül NH3 + HCl = NH4Cl NH3 + HNO3 = NH4NO3 • Jó komplexképző (Lewis bázis) AgCl + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O

  7. Előállítás • Tömény ammónia oldat (szalmiákszesz) hevítése NH4OH  NH3 + H2O • NH4Cl + NaOH = NH3 + NaCl + H2O • Haber-Bosch ammónia szintézis 3H2 + N2  2NH3 exoterm, térfogat csökkenés Le Chatelier-Braun elv:alacsony hőmérséklet, nagy nyomás, de így lassú még katalizátor mellett is 500oC, 20 MPa nyomáson

  8. Hidrazin (N2H4) • Víz sűrűségű, levegőn füstölgő folyadék • Vízben, alkoholban oldódik • Vizes oldata gyenge bázis N2H4 + H2O = N2H5+ + OH- N2H5+ + H2O = N2H62+ + OH- • Savakkal sót (hidrazónium) képez N2H4 + HCl = N2H5Cl hidrazónium-klorid • erős redukálószer (lúgos közegben) N2H4 + 4OH- = N2 + 4H2O + 4e

  9. Hidrogén-azid (HN3) • színtelen szúrós szagú • bomlékony, robbanékony folyadék • gyenge sav • sói azidok (robbanékonyak) Halogénekkel képzett vegyületei • NX3 összetételűek • kovalens kötésű molekula vegyületek • csak a NF3 stabilis • a többi robbanékony, bomlékony

  10. Oxigénnel képzett vegyületei Szobahőmérsékleten nem reagál csak ívfény hőmérsékleten. Dinitrogén-monoxid (N2O) - kéjgáz • színtelen, édeskés ízű, szagú • könnyen cseppfolyósítható gáz • vízben jól oldódik • formális savanhidrid • égést táplálja 2N2O + O2 = 4NO • hidrogénnel robbanó elegyet alkot N2O + H2 = N2 + H2O • előállítása ammónium-nitrát hevítésével NH4NO3 = N2O + H2O

  11. Nitrogén-monoxid (NO) • színtelen, nehezen cseppfolyósítható gáz • alacsony op, fp • sűrűsége kicsit nagyobb, mint a levegőé • vízben kissé oldódik • nem anhidrid • paramágneses • levegőn megbarnul (oxidálódik) 2NO + O2 = 2NO2 • halogénekkel egyesül 2NO + Cl2 = 2NOCl nitrozil-klorid

  12. Nitrogén-dioxid (NO2) 2NO2 = N2O4 (egyensúlyi reakció) barna színtelen folyadék • sötétvörös kellemetlen szagú gáz • paramágneses • vízben jól oldódik • vegyes anhidrid 2NO2 + H2O = HNO2+ HNO3 • alkáli lúgokkal nitriteket és nitrátokat alkot 2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2O

  13. Salétromossav (HNO2) • kék színű, csak híg vizes oldatban állítható elő 2NaNO2 + H2SO4 = 2HNO2 + Na2SO4 O oC-on • szobahőmérsékleten már bomlik 2HNO2 = NO2 + NO + H2O • redukálószerként és oxidálószerként is viselkedik 5HNO2 +2KMnO4 + 3H2SO4 = 5HNO3 + K2SO4 + 2MnSO4 +3H2O 2HI + 2HNO2 = I2 + 2H2O + NO • közepesen erős sav

  14. Salétromsav (HNO3) • színtelen, nagy sűrűségű folyadék • levegőn füstölög • vízzel minden arányban elegyedik • erős sav • bomlása állás közben is végbemegy (megbarnul, fény elősegíti) 2HNO3 = 2NO2 + H2O + O • erős oxidálószer

  15. Foszfor • Három allotróp módosulata van • fehér foszfor • P4 szabályos molekularács, lágy, késsel vágható • könnyen megolvasztható • könnyen párolog • kellemetlen szagú • vízben nem oldódik • szén-diszulfidban, benzolban, éterben, zsírokban, olajokban jól oldódik, rendkívül mérgező • vörös foszfor • egy dimenziós láncszerű atomrács • ibolyás vörös színű por • op, fp magasabb, mint a fehér foszforé • könnyen szublimál, fehér foszfor csapódik le • szerves és szervetlen oldószerekben oldhatatlan

  16. fekete foszfor • különleges körülmények között előállítható • labilis módosulat • réteges atomrácsos szerkezetű Kémiai tulajdonságok • A fehér foszfor igen reakcióképes elem • rendkívül gyúlékony, égésekor P4O10 keletkezik P4 + 5O2 = P4O10 • szobahőmérsékleten lassan oxidálódik (foszforeszcencia) P4 + 3O2 = P4O6 • halogénekkel tűztünemény közben egyesül P4 + 6Cl2 = 4PCl3 P4 + 10Cl2 = 4PCl5

  17. Hidrogénnel foszfinná egyesül P4 + 6H2 = 4PH3 • magasabb hőmérsékleten a vízgőzt is redukálja P4 + 16H2O = 4H3PO4 + 10H2 Foszfor oxidjai, oxosavai Difoszfor-trioxid (P4O6) • fehér, viasz lágyságú • könnyen olvadó, kristályos anyag • hideg vízben lassan oldódik • foszforossavnak valódi savanhidridje P4O6 + 6H2O = 4H3PO3 Foszforossavak HPO2 H3PO3 H4P2O5 metafoszforossav ortofoszforossav pirofoszforossav

  18. Difoszfor-pentaoxid (P4O10) • fehér, pelyhes, könnyen szublimáló vegyület • erősen nedvszívó • foszforsavak valódi savanhidridje • leghatásosabb szárítószer Foszforsavak HPO3 H3PO4 H4P2O7 metafoszforsav ortofoszforsav pirofoszforsav

  19. Előállítás Nitrogén • cseppfolyós levegő frakcionált desztillálása NH4NO2 = N2 + 2H2O Foszfor • Ca3(PO4)2 homokkal és faszénnel keverve hevítik 2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 = P4O10 + 6CaSiO3 P4O10 + 10C = P4 + 10CO Arzén • Arzenopirit pörkölése levegőmentesen FeAsS = FeS + As

  20. Előfordulás • levegő • chilei salétrom NaNO3 • foszforit Ca3(PO4)2 • apatit Ca5(PO4)3X • arzenopirit FeAsS • nikkelin NiAs • bizmutin Sb2S3

  21. Felhasználás • Indifferens gázként (villanyégőkben, oxidációs folyamatok megakadályozására) • Műtrágyagyártás • salétromsavgyártás • szárítószer • üdítőitalgyártás

  22. Nitrogén biológiai szerepe Nitrogenáz enzim komplex: a nitrogén molekulában levő kovalens kötés felbomlását aktiválja. Felépítése: • dinitrogenáz (Fe-Mo-fehérje) - ide kötődik az N2 • reduktáz (Fe-fehérje) - a redukcióhoz szükséges elektronokat szolgáltatja, amelynek eredménye: 2NH4+ N2 + 8H+ + 6e  2NH4+

  23. dinitrogenáz • reduktáz

  24. Nitrogén kötés feltételezett mechanizmusa

  25. Nitrogén körforgalma • Nitrifikáló baktériumok: A levegő nitrogénjét • ammóniává, ammóniumionná alakítják. Növényi fehérjébe (nukleinsavakba beépül) • nitritté, nitráttá oxidálják • denitrifikáló baktériumok: nitrátokat anareob körülmények között nitrogénné redukálja • Növényevő állatok a növényi fehérjéket aminosavakká bontják, majd felépítik a saját állati fehérjéjüket.

  26. Nitrogén megkötés

  27. Foszfor biológiai szerepe • A földkéreg 10. leggyakoribb eleme • Létfontosságú biomolekulák alkotóeleme • Csontok felépítése • Napi foszfát szükséglet: 1,5 g • A természetben PO43- formában található • Foszfát szennyezés • Detergensek • Eutrofizálódás: élővizek tápanyagban való feldúsulása • Foszfát megnő, alga mennyiség megnő • Ősszel: alga elpusztul, bomlása oxigént fogyaszt

More Related