View
177
Download
4
Category
Preview:
DESCRIPTION
Pentely – prvky V.A skupiny. charakteristika: p – prvky, valenční elektrony mají v orbitalech s a p elektronegativita atomů klesá ve skupině s rostoucím protonovým číslem atomů atomy mají ve valenčních orbitalech 5 elektronů - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Pentely – prvky V.A skupiny
• charakteristika:
• p – prvky, valenční elektrony mají v orbitalech s a p• elektronegativita atomů klesá ve skupině s rostoucím
protonovým číslem atomů• atomy mají ve valenčních orbitalech 5 elektronů• dusík a fosfor jsou nekovy, arsen je polokov a antimon a
bismut jsou kovy
dusík (7N)
• výskyt:
• dusík tvoří 78,1 objem. procent zemské atmosféry • rostliny a živočichové obsahují dusík ve formě
aminokyselin, které tvoří proteiny • živočichové vylučují dusík ve formě amoniaku, močoviny
či kyseliny močové
minerály: – ledek draselný = salnitr - KNO3 – ledek sodný = chilský ledek - NaNO3
– při převozu sodného ledku lodí vznikaly často požáry, neboť ledek byl hašený vodní párou a horkou vodou
– ohromná ložiska NaNO3 jsou v pustých neobydlených pouštních oblastech severního Chile
těžba ledku v Chile
• průmyslová výroba:
• destilací zkapalněného vzduchu ( t.v. = – 196 C )
• laboratorní příprava:
• tepelný rozklad dichromanu amonného (NH4)2Cr2O7
• (NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + 4H2O
termický rozklad dichromanu amonného – „ sopka na stole“
• fyzikální vlastnosti:
• bezbarvý plyn bez chuti a zápachu
• lehčí než vzduch
• nehoří a hoření nepodporuje
• za nízkých teplot a za vysokého tlaku se dá zkapalnit
• chemické vlastnosti:
• molekulový dusík je za běžné teploty nereaktivní
vysvětlení:• molekuly jsou tvořeny dvěma atomy dusíku vázanými
velice pevnou trojnou vazbou, štěpí se až za vysokých teplot
• využití:
• inertní atmosféra• huštění pneumatik (plynný dusík)• výroba amoniaku, kyseliny dusičné, dusíkatých hnojiv • ochrana biologických vzorků – krve, spermatu (kapalný
dusík)
• sloučeniny:
• amoniak
– bezbarvý alkalický plyn, zapáchá, jedovatý – zkapalnitelný – snadno se rozpouští ve vodě a reaguje s ní
NH3(aq) + H2O → NH4+(aq) + OH-(aq)
• průmyslová výroba:
• Haberova-Boschova vysokotlaká redukce dusíku vodíkem
• (p = 20 MPa, t = 400°C, katalyzátor Fe):
• N2 + 3H2 → 2NH3
• chemické vlastnosti:
• reaguje s kyselinami za vzniku amonných solí:2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4
• na vzduchu hoří žlutým plamenem:
• neúplné spalování:4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
• úplné spalování:4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (Pt, t = 800°C)2NO + O2 → 2NO2 (Pt, t = 400°C)
• využití:
• výroba kyseliny dusičné • hnojivo – ve formě amonných solí
• chlorid amonný – salmiak
• příprava - reakcí amoniaku s kyselinou chlorovodíkovou:
NH3 + HCl → NH4Cl
• bílá krystalická látka,sublimuje, ve vodě rozpustný • využití – elektrolyt do suchých článků
• sulfid amonný
– ve vodě rozpustný – využití – činidlo v analytické chemii
• síran amonný
– ve vodě rozpustný– využití - dusíkaté hnojivo
• dusičnan amonný • bílá, krystalická látka, rozpustná ve vodě, bezpečnostní
trhavina, hnojivo
• uhličitan amonný • bílá, krystalická látka ve vodě rozpustná, součástí
kypřícího prášku
• oxidy
• oxid dusný • rajský plyn - bezbarvý plyn, nasládlé chuti
• vdechován působí nejprve stavy veselosti (odtud název rajský plyn) nebo hysterie, při vyšších dávkách útlum až anestetický spánek
• dlouhodobé nebo intenzivní vdechování však může vést k zástavě dýchání, nebo přílišnému útlumu srdeční činnosti, případně až k zástavě srdce, v obou případech s následkem smrti
• proto je velmi nebezpečné jeho případné zneužití čicháním jako drogy
– využití - anestetikum, hnací plyn do bombiček na přípravu šlehačky
• oxid dusnatý – bezbarvý, jedovatý plyn, dusivého zápachu
– příprava - reakcí mědi se zředěnou kyselinou
dusičnou:3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
– vzdušným kyslíkem se oxiduje na oxid dusičitý2NO + O2 → 2NO2
• oxid dusičitý
– příprava - reakcí mědi s koncentrovanou kyselinou dusičnou:
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
nebo termickým rozkladem dusičnanu olovnatého:
2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2 + O2
– hnědočervený, silně jedovatý, zapáchající plyn – ochlazením pod t = -11 °C tuhne na ledový dimér N2O4:
2NO2 → N2O4
• oxidy NO a NO2 hrají spolu s oxidy síry hlavní roli při tvorbě kyselého deště
- v Evropě způsobují asi 1/3 okyselení dešťových srážek- oxid dusičitý navíc způsobuje snižování odolnosti vůči virovým
onemocněním, bronchitidě a zápalu plic
• kyselina dusitá
– slabá kyselina, stálá jen ve zředěných roztocích – využití – příprava / výroba diazoniových solí
• soli: dusitany - rozpustné ve vodě, některé hygroskopické (NaNO2, KNO2)
– oxidují se manganistanem draselným (KMnO4 na dusičnany )
• dusitan sodný
• příprava/výroba diazoniových solí
• kyselina dusičná
– výroba 50 – 60% kyseliny se uskutečňuje katalytickou (Pt) oxidací amoniaku:
2NH3 + 5/2O2 → 2NO + 3H2O2NO + O2 → 2NO22NO2 + H2O +O2→ HNO2 + HNO3
– bezvodá se získá destilací koncentrovaného roztoku kyseliny v přítomnosti oxidu fosforečného nebo bezvodé kyseliny sírové za sníženého tlaku
– bezbarvá kapalina, silná kyselina, oxidační vlastnosti, maximální konc. 68%
– uchovává se v tmavých lahvích, poněvadž se působením světla rozkládá:
4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2
– koncentrovaná pasivuje některé kovy (vytváří filmy oxidů, které brání další reakci kovu s kyselinami, např. pasivuje Al, Cu, Fe)
• lučavka královská – směs HNO3 a HCl (v poměru 1:3) rozpouští i Au a platinové kovy
• využití: • výroba hnojiv,výbušnin, plastů, léčiv, barviv
• soli – dusičnany
• rozpustné ve vodě • dusičnany alkalických kovů se zahřátím rozkládají na dusitan a kyslík:
2KNO3 → 2KNO2 + O2 • dusičnan sodný – konzervant masných výrobků – E 251
fosfor (15 P)
• historie:
• Poprvé izolován alchymistou H. Brandtem v roce 1669 - nechal několik dní rozkládat moč, pak ji varem silně zahustil a nakonec destiloval při vysokých teplotách za nepřístupu vzduchu. Z par po kondenzaci pod vodou získal fosfor jako voskovitou látku, která na vzduchu ve tmě světélkovala.
• název phosphorus (řecky phos = světlo, phoros = nesoucí )• český název kostík se neujal, jako chemický prvek byl označen až
Lavoisierem
bílý fosfor
za laboratorní teploty se bílý fosfor vznítí, je samozápalný
• výskyt:
• apatit – těžba poloostrov Kola ( výroba fosforu ) • fluoroapatit • vyskytuje se v živých organismech - kosti, zuby - apatit
karbonátový 3Ca3(PO4)2·CaCO3 ·H2O • DNA, RNA, lipidy
• průmyslová výroba:
• redukcí fosforečnanů křemenným pískem a koksem v elektrické peci:2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 → 6CaSiO3 + P4O10P4O10 + 10C → P4 + 10CO (t = 1500°C)
• fosfor vzniká ve formě par, které jsou chlazeny pod vodou, vzniká tak fosfor v pevném skupenství
apatit – využití ve šperkařství
– bílý fosfor
• žlutobílá látka• měkký jako vosk, lze jej krájet nožem • nerozpouští se ve vodě • rozpouští se v benzenu, etheru • molekula je tetraatomická, krystalizuje v kubické
soustavě
• velmi reaktivní,samozápalný, na vlhkém vzduchu světélkuje (fosforescence) – páry fosforu reagují s kyslíkem za vzniku oxidu fosforečného a světla
• velmi silný jed – 0,05g je pro člověka smrtelná dávka • páry vdechované v malých množstvích po delší dobu způsobují
odumření čelistních a nosních kostí – fosforová nekróza
– červený fosfor
• získává se zahřátím bílého fosforu za nepřístupu vzduchu při teplotě
270°C
• má vrstevnatou strukturu, nefosforeskuje,není jedovatý
• méně reaktivní • nerozpustný ve všech rozpouštědlech
– černý fosfor
• vzniká zahříváním bílého fosforu na 220°C za tlaku 1,2 GPa
• černá látka s kovovým leskem • má polymerní strukturu • nejméně reaktivní • tepelně i elektricky vodivý • není jedovatý
• využití:
• červený - výroba zápalek, pyrotechniky • bílý - jed na krysy, bomby – Korejská válka, válka ve
Vietnamu,Čěčenský konflikt, Američané použili fosforové bomby v Iráku proti povstalcům – byly použity fosforové granáty pro osvětlení bojového prostoru
• bílý fosfor způsobuje rozsáhlé popáleniny, které se špatně hojí,oděv zůstává nepoškozený, nebezpečný je i oxid fosforečný, který vzniká v plynném skupenství při výbuchu fosforové bomby
havárie vagónu převážející bílý fosfor (Ukrajina ), mrak oxidu fosforečného zamořil 14 obcí
• oxidy • oxid fosforečný
• příprava - spalováním fosforu v nadbytku suchého vzduchu a
ochlazením par:P4 + 5O2 → P4O10
• existuje v různých formách (krystalické, amorfní, kapalné) • po osvětlení silně zeleně fosforeskuje, hygroskopický
• využití - v laboratoři při sušení plynů a kapalin (dehydratační činidlo)
• kyselina trihydrogenfosforečná (ortofosforečná)
– výroba - spalováním rozprášeného roztaveného fosforu ve směsi
vzduchu a páry v nerezové nádobě:P4 + 5O2 + 6H2O → 4H3PO4nebo reakcí přírodního fosfátu s kyselinou sírovou:Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 10H2O → 3H3PO4 + 5CaSO4·2H2O + HFsíran se odfiltruje, HF se odstraní v podobě nerozpustného Na2SiF6
– tvoří bezbarvé krystaly – dobře rozpustná ve vodě – běžně 75 - 85% – trojsytná, středně silná kyselina
• využití:
– přípravky proti korozi– okyselení nápojů sycených oxidem uhličitým (např.
Coca cola) – výroba hnojiv
• soli: dihydrogenfosforečnany, hydrogenfosforečnany, fosforečnany
• příprava - reakcí kyseliny s hydroxidy nebo uhličitany
H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O H3PO4 + Na2CO3 → Na2HPO4 + CO2 + H2OH3PO4 + Na2HPO4 → 2NaH2PO4
• fosforečnan trisodný - součást prášků na praní
• fosforečná hnojiva • výroba superfosfátu: • (skládá se z dihydrogenfosforečnanu vápenatého a síranu vápenatého )
• Ca3(PO4)2(nerozp.) + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2(rozp.) + 2CaSO4
• hydrogenfosforečnan diamonný a dihydrogenfosforečnan amonný jsou také obsaženy ve fosforečných hnojivech
Recommended