Лекция (23) (1097147)
Текст из файла
Элементы 15й группы:пниктогеныЛекции 20-22Элементы 15 группыN – азот, P – фосфор, As – мышьяк, Sb – сурьма, Bi – висмутСвойства элементовNPAsSbBiАт. Номер715335183Эл. Конф.2s22p33s23p33d104s24p34d105s25p34f145d106s26p3Радиус (пм)75110122143152I1 (эВ)14.5310.499.788.627.29I2 (эВ)29.6019.7218.6316.5416.69I5 (эВ)97.8965.0262.6356.0056.00Ae (эВ)-0.070.750.811.070.94χP3.042.062.182.05χAR3.072.062.201.82-3,(-2),0,(2),3,(4),5-3,0,3,5-3,0,3,5С.О.-3,-2,-1,0,1,2,3,4,52.021.67(-3),0,3,(5)Свойства элементовNPAsSbBiАт.
Номер715335183Эл. Конф.2s22p33s23p33d104s24p34d105s25p34f145d106s26p3Радиус (пм)75110122143152I1 (эВ)14.5310.499.788.627.29I2 (эВ)19.7218.6365.0262.631416.54I1, эВ56.0016.69I5 (эВ)1,429.60R, Å97.89Ae (эВ)1,2-0.070.750.81 121.07χP3.042.062.182.053.072.062.20χARС.О.1,00,810-3,-2,-1,0,(1),(2),2030 403,(4),5n1056.00Н0.942.021.828-3,(-2),0,-3,0,3,550(2),3,(4),560 70 801.67-3,0,3,5(-3),0,3,(5)10 20 30 40 50 60 70 80nСвойства элементовNPAsSbBiАт. Номер715335183Эл.
Конф.2s22p33s23p33d104s24p34d105s25p34f145d106s26p3Радиус (пм)75110122143152I1 (эВ)14.5310.499.788.627.29I2 (эВ)29.6019.7218.6316.5416.69I5 (эВ)97.8965.0262.6356.0056.00Ae (эВ)-0.070.750.811.070.94χP3.042.062.182.05χAR3.072.062.201.82-3,(-2),0,(2),3,(4),5-3,0,3,5-3,0,3,5С.О.-3,-2,-1,0,1,2,3,4,52.021.67(-3),0,3,(5)Свойства элементов1,2Ae, eV NАт. Номер0,8PAs715332s22p33s23p3χ3,02,7Bi5183751101222,11434f145d106s26p3χP152I1 (эВ)14.5310.499.781,8χAR8.627.29I2 (эВ)19.721,518.6365.0262.6316.5456.00n16.69I5 (эВ)29.6030 40 50n97.89Ae (эВ)-0.070.750.811.070.94χP3.042.062.182.05χAR3.072.062.201.82-3,(-2),0,(2),3,(4),5-3,0,3,5-3,0,3,5Эл. Конф.0,4 (пм)Радиус0,0С.О.10 20-3,-2,-1,0,1,2,3,4,560 70 8024p33d104s2,4Sb4d105s25p310 20 30 40 50 60 70 8056.002.021.67(-3),0,3,(5)Свойства простых веществNPТ.пл.
(оС)-21044Т.кип. (оС)-195.8257АллотропияΔGсвкДж/мольAs615(субл)―SbBi63027216341564толькоN2белыйкрасныйчерныйГитторфасерый(крист)желтый(аморф)серая серебристо(крист)белыйжелтаяметалл(аморф)N–N160P–P214As–As134Sb–Sb126Bi–Bi104P≡P490As≡As380Sb≡Sb293Bi≡Bi192N=N432N≡N946Свойства простых веществNPAs-210 1000 E,44kJ/mole 615(субл)-195.8257―Т.кип. (оС)800Аллотропия толькобелыйсерыйN2красный(крист)600E (Pn≡Pn)черныйжелтыйГитторфа(аморф)400Т.пл. (оС)ΔGсвкДж/мольN–N 200160N=N432N≡N946P–P214E (Pn–Pn)As–As134SbBi63027216341564серая серебристо(крист)белыйжелтаяметалл(аморф)Sb–Sb126Bi–Bi10410 20 30 40 50 60 70 80nP≡P490As≡As380Sb≡Sb293Bi≡Bi192Молекулярный азот1.
Молекулярное строение впаре, жидкости и твердой фазе2. Симметричное распределениеэлектронной плотности3. Едисс = 946 кДж/моль4. μ = 05. Низкая реакционнаяспособность6. При н.у. реагирует только с Li:6Li + N2 = 2Li3NРеакции молекулярного азота1. С металлами при нагревании3Mg +N2 = Mg3N2450oC2Ti + N2 = 2TiN800oC2Al + N2 = 2AlN900oC2. С Н2 на катализатореN2 + 3H2 = 2NH3(процесс Боша-Габера)3. С О2 в электрическом разрядеN2 + O2 = 2NO4.
С комплексами переходных металлов[Ru(NH3)5]Cl3 + N2 + Zn/Hg == [Ru(NH3)5(N2)]Cl2 + ZnCl2 + Hg + H2OПолучение и применение азота1. Азот составляет 78% воздуха (объем) или 76% (масса)2. Промышленное получение азота:фракционирование воздухаилиразделение воздуха на мембранах3.
Получение азота в лаборатории:2NaN3 = 2Na + 3N2(to)NH4NO2 = N2 + 2H2O(to)4. Основное применение:- создание инертной атмосферы- синтез аммиака- охлаждениеАллотропия фосфораЭлементы могут существовать в более, чем одной форме,которые называются аллотропными модификациями иимеют разные физические и химические свойстваБелый фосфорФосфор Гитторфа(фиолетовый)Сложная слоистая структура:Р7 и Р8, «сшитые» в слоиd(P-P) =219-223 пмЧерный фосфорКрасный фосфорнеупорядоченный вариантфосфора ГитторфаФосфорвысокого давления(кубический)Свойства аллотропов фосфораБелый фосфорКрасный фосфорЧерный фосфорБелое воскообразноевеществокрасное веществочерные кристаллыполупроводникd=1.83 г/см3очень мягкийd≈2.3 г/см3Летуч, люминофор,самовозгораетсяпри 25оСне летуч, самовозгорается при 260оСРастворим в CS2,PCl3, C6H6, THF, SO2растворим в HgРеагирует с OH−,легко окисляетсяокисляется сильнымиокислителямиОчень токсиченмало токсиченСуществует ввиде Р4возгоняется собразованием Рd=2.69 г/см3твердый, хрупкийне летуч, не горитрастворительнеизвестенокисляется сильнымиокислителяминетоксиченстабилентермодинамическиСвойства аллотропов фосфора1.
Р4 – термодинамически стандартное состояние(по определению)Рчерный-39.3кДж/моль1/4Р4-17.6кДж/мольРкрасный2. Черный фосфор химически инертен3. Красный фосфор окисляетсяв разных условиях2P + 5Cl2 = 2PCl5(+ PCl3)2P + 5CuSO4 + 8H2O = 5Cu + 2H3PO4 + 5H2SO46P + 5KClO3 = 3P2O5 + 5KClмеханоактивацияСвойства аллотропов фосфора4. Белый фосфор очень реакционноспособенP4 + 5O2 = 2P2O5самовозгораниеP4 + 3NaOH + 3H2O = PH3 + 3NaH2PO2P4 + 20HNO3 (конц) = 4H3PO4 +20NO2 + 4H2O4P4 + 2Na = Na2P16в растворе ДМФ7P4 + 12Na = 4Na3P7в диглимеПолучение и применение фосфораОсновные минералы фосфора:Ca3(PO4)2 фосфорит, Ca5(PO4)3(OH,F) апатитАпатиты2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C = 6CaSiO3 + 10CO + P4Важнейшие статьи применения:- фосфорные удобрения- пищевая промышленность- химический синтез (H3PO4, P2O5, PCl3)1400oCСтроение As, Sb, Bid1Фрагменткристаллическойструктуры серогомышьякаd2СтруктураР (черный)AsSbBid1, пм219251287310d2, пм388315337347d2/d11.771.251.171.12Eg, эВ1.51.20.12―Чем меньше d2/d1,тем больше стремление к металлическим свойствамСвойства As, Sb, Bi1.
Горение на воздухе4As + 3O2 = 2As2O3(Bi)2Sb + 2O2 = Sb2O4[SbIIISbVO4]2. Реакции с кислотами-окислителямиAs + 5HNO3 (конц) = H3AsO4 + 5NO2 + H2O(Sb)Bi + 4HNO3 = Bi(NO3)3 + NO + 2H2O3. Реакции с галогенами2As + 5F2 = 2AsF5(Sb)2Bi + 3Cl2 = 2BiCl34. Реакция Марша (только As)2As + 5NaOCl + 6NaOH = 2Na3AsO4 + 5NaCl + 3H2OПолучение и применение As, Sb, BiСульфидные минералы:As4S4 реальгар, FeAsS арсенопирит, Sb2S3 сурьмяный блеск,Bi2S3 висмутовый блеск, Bi2Te2S тетрадимит1.
Обжиг сульфидов2As2S3 + 9O2 = 2As2O3 + 6SO2(to)(As4S4, Bi2S3)Sb2S3 + 5O2 = Sb2O4 + 3SO2(to)2. ВосстановлениеAs2O3 + 3C = 2As + 3CO(to)(Bi)Sb2O4 + 4C = 2Sb + 4CO3. Применениеинсектициды, полупроводники (As)в электронной технике (Sb, Sb2S3)в легкоплавких сплавах (Bi), в катализаторах, красителях (Bi2O3)Гидриды пниктогеновNH3N2H4N3HPH3P2H4P4H2AsH3As2H4SbH3BiH3NH3PH3AsH3SbH3BiH3аммиакфосфинарсинстибинвисмутинТ.пл.,оС-77.8-133.5-116.3-88─Т.кип.,оС-33.4-87.5-62.4-18.4≈17ΔfH0298,кДж/моль-46.1-9.666.4145.1277.8μ, D1.470.570.200.12─d(E-H), пм101.7142151170─∠(Н-Е-Н),о107.893.392.191.6─Гидриды пниктогеновNH0300 3 ΔfH 298,N2H4225N3 H150PH3кДж/мольP2H4P4H2AsH3As2H4108оSH3∠(Н-Е-Н),BiH310510299750-75Т.пл.,оС23NH3PH3аммиакфосфин4-77.856-133.596 3AsH93арсин902-116.3SbH3BiH3стибин3-88висмутин4─5-62.4N-18.4≈17-9.666.4145.1277.81.470.570.200.12─d(E-H), пм101.7142151170─∠(Н-Е-Н),о107.893.392.191.6─N-33.4-87.5ΔfH0298,кДж/моль-46.1μ, DТ.кип.,оССтроение ЭН3Только в NH3 существеннагибридизация 2s и 2р орбиталей;в PH3, AsH3, SbH3 – связь междуорбиталями np(Pn) и 1s(Н)Получение ЭН31.
Получение NH3Mg3N2 + 6H2O = 2NH3 + 3Mg(OH)2кат. OH−2NH4Cl (тв) + Ca(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H2OKNO3 + 4Zn + 7KOH + 6H2O = NH3 + 2K2[Zn(OH)4]2. Получение PH3Zn3P2 + 6HCl = 2PH3 + 3ZnCl2[PH4]I + KOH = PH3 + KI + H2OP4 + 3KOH + 3H2O = PH3 + 3KH2PO2(+ P2H4)3. Получение AsH3 и SbH32K3AsO3 + 6Zn + 9H2SO4 == 2AsH3 + 6ZnSO4 + 3K2SO4 + 6H2O(Sb)Свойства ЭН31. ОснованияNH3 + H2O ⇔ NH4+ + OH− pKb = 4.75PH3 + HI = [PH4]INH3PH3AsH3PH3SbH3Уменьшение радиуса пниктогенаУвеличение степени sp3-гибридизацииВозрастание силы основания2. ОкислениеPH3 + O2 = HPO3 + H2O(без горения!)Получение и окисление аммиака1.
Процесс Боша-ХабераN2 + 3H2 ⇔ 2NH3 ΔfH0298 = -92 кДж/мольΔfS0298 = -33 Дж/моль/КΔ rS 0 < 0 !Требования: оптимальный баланс скорость/выходУсловия:Р = 200 атмТ = 450 оС;кат. Fe3O4 + Al2O3 + K2O + SO2увеличение выходаувеличение скорости2. Направления окисления NH34NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2Oкат.
Rh/Pt (быстро)4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2Oбез кат.2NH3 + 2O2 = NH4NO3 + H2Oкат. Rh/Pt (медленно)Выбор условий: поток газов через катализаторЖидкий аммиак1. Аммиак – жидкость между -77.8оС и -33.4оС(ΔТ = 44.4 К)2NH3 ⇔ NH4+ + NH2-pKam = 26.3; ε = 25.0Меньшая способность растворять ионные соединения вслучае отсутствия ионного взаимодействия, чем у воды2. Растворение щелочных металловKNH3 (ж)4K + 9GeK+solv + e-solv электропроводность!NH3 (ж)enK4Ge9·enсоли ЦинтляЖидкий аммиак3. Реакции в жидком аммиаке:А)2AgCl + Ba(NO3)2 = 2AgNO3 + 2BaCl2↓обменБ)NH4Br + KNH2 = 2NH3 + KBr↓нейтрализацияВ)3NH4Br + Na3As = AsH3 + 3NaBr + 3NH3кислотаГ)2KNH2 + Zn(NO3)2 = 2KNO3 + Zn(NH2)2основаниеД)Zn(NO3)2 + 4KNH2 = K2[Zn(NH2)4] + 2KNO3комплексГидразин1.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
