P3 prvky

  • elektronová konfigurace poslední (valenční) vrstvy: ns2np3 (n je 2 – 6)

prvky s valenčními elektrony v orbitalech s & p

  • orbital s je valenčními elektrony zaplněn zcela
  • orbital p je zaplněn pouze 3 valenčními elektrony (odtud název)

î 5 valenčních elektronů î prvky ležící v V. A skupině PSP O patří mezi nepřechodné prvky

G dusík … N O nekov; plyn

G fosfor … P O nekov

G

pevné látky

arsen … As Õ polokov

G antimon … Sb O polokov

G bismut … Bi O kov

  • do nejstabilnější konfigurace = konfigurace nejbližšího vyššího vzácného plynu, jim chybí 3 elektrony O získají je v kovalentních sloučeninách vznikem trojné vazby
  1. OBECNÁ CHARAKTERISTIKA
Název Název Chemická značka Protonové číslo Elektronová konfigurace Elektro-negativita Relativní atomová hmotnost Teplota (°C) Teplota (°C) Oxidační číslo Oxidační číslo
český latinský           tání varu kladné záporné
Dusík Nitrogenium N 7 [2He] 2s2 2p3 3,1 14,01 –210,0 –195,8 I – V –III až –I
Fosfor Phosphorum P 15 [10Ne] 3s2 3p3 2,1 30,97 44,1 280,0 III, V –III
Arsen Arsenium As 33 [18Ar] 3d10 4s2 4p3 2,2 74,92 816,0 615,0 III, V –III
Antimon Stibium Sb 51 [36Kr] 4d10 5s2 5p3 1,8 121,75 630,7 1380,0 III, V –III
Bismut Bismuthum Bi 83 [54Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3 1,7 208,98 271,4 1564,0 III, V L
  1. VÝSKYT v přírodě

· DUSÍK

  1. volný (nevázaný ve sloučeninách) O dvouatomové molekuly … N2
  • v atmosféře î 78%
  • velmi stálý (díky trojné vazbě, která je poměrně pevná î příčina toho, proč je ve vzduchu tak hojný)
  1. vázaný ve sloučeninách

G anorganické sloučeniny

  • často vznikají činností mikroorganismů
  • např.:

î dusičnany

  • NaNO3 = chilský ledek

î amoniak = čpavek … NH4

î oxidy dusíku

G organické sloučeniny O např. v bílkovinách, baze nukleových kyselin, … î biogenní prvek

· FOSFOR

  • v přírodě pouze ve sloučeninách odvozených od kyseliny trihydrogenfos­forečné

G anorganické sloučeniny O např.:

î tvoří základ apatitů = Ca5X(PO4)3 (x = F, Cl, OH)

G organické sloučeniny O např. v kostech, buňky … î biogenní prvek

  • existuje se ve třech modifikacích O liší se stavbou a chemickou reaktivitou

O bílý fosfor

  • základní jednotka – čtyřatomová molekula … P4
  • velmi reaktivní, nestálý O způsobeno velmi malými úhly mezi jednotlivými atomy (velké pnutí) î uchovává se pod vodou
  • samozápalný (v přítomnosti kyslíku hoří dobře i pod vodou)
  • prudce jedovatý

O červený fosfor

  • amorfní s polymerní strukturou
  • méně reaktivní, stálejší
  • nejedovatý
  • k výrobě škrkátek u zápalek (spolu se skelným prachem a MnO2)

O černý fosfor

  • nejméně reaktivní, nejstálejší
  • kovový vzhled; vodivý

· ARSEN, ANTIMON & BISMUT O vzácné

  1. VLASTNOSTI
  • s rostoucím Z (směrem ˇ):
  • klesá stálost sloučenin s oxidačním číslem V

reaktivita

kyselý charakter oxidů

  • roste stálost sloučenin s oxidačním číslem III

kovový charakter

DUSÍK .

  • vyskytuje se ve všech třech skupenstvích O za běžných podmínek – plyn
  • bez barvy, bez chuti, bez zápachu
  • málo rozpustný ve vodě; nehořlavý & hoření nepodporuje
  • přepravuje/uchovává se:
  1. v plynném stavu v ocelových lahvích se zeleným pruhem (pod tlakem 15 MPa)
  2. v kapalném stavu ve speciálních tzv. Dewarových nádobách
  • s většinou látek reaguje až při vyšších teplotách

· zahřátí s Si, B, Al & s2-prvky î vznik nitridů

  1. PŘÍPRAVA & VÝROBA

DUSÍK .

  1. Příprava

·

80° – 100° C

tepelný rozklad dusitanu amonného

NH4NO2 N2 + 2H2O

  1. Výroba

· frakční destilace vzduchu

  1. SLOUČENINY

DUSÍK .

Amoniak = čpavek … NH3

  • oxidační číslo dusíku v amoniaku: III
  • bezbarvý štiplavě páchnoucí plyn
  • snadno zkapalnitelný (bod varu: –33,4 °C)
  • tvar molekul – trojboká pyramida; jsou polární s jedním volným elektronovým párem na dusíku
  • schopnost vázat proton î v reakcích má zásaditou povahu
  • dobře rozpustný ve vodě O částečně s ní reaguje î vznik kationtu amonného

NH3 + H2O › NH4 + OH–

20 MPa, 400 °C

Fe

výroba: vysokotlaká katalyzovaná syntéza z prvků

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

  • po kyselině sírové druhá nejvíce vyráběná sloučenina
  • uvolňuje se z amonných solí silným hydroxidem

NH4Cl + NaOH › NH3 + NaCl + H2O

  • v komplexotvorných reakcích je donorem elektronového páru
  • využití:
  • kapalné hnojivo
  • výroba dusíkatých hnojiv, kyseliny dusičné (viz níže), amonných solí, umělého ledu, …
  • k chemickým syntézám O výbušniny, vlákna, plasty, …
  • chladící látka v chladících zařízeních (odebírá svému okolí skupenské teplo varu, aby vřel a tím se zkapalnil î ochlazuje okolí)
  • amonné soli
  • oxidační číslo dusíku v kationtu amonném: IV
  • bílé krystalické látky
  • dobře rozpustné ve vodě
  • lehce těkavé
  • za vyšších teplot se rozkládají
  • vznik: protolytická reakce amoniaku s kyselinami

NH3 + HCl › NH4Cl

chlorid amonný = salmiak

Některé amonné soli

vzorec

název

použití

NH4Cl

chlorid amonný

v suchých článcích, při pájení

(NH4)2SO4

síran amonný

průmyslové hnojivo

NH4NO3

dusičnan amonný

průmyslové hnojivo (směs s CaCO3 = vápenatoamonný ledek), výroba třaskavin

(NH4)2CO3

uhličitan amonný

součást kypřících prášků

(NH4)2S

sulfid amonný

analytická chemie Õ důkaz některých kationtů

KYSLÍKATÉ SLOUČENINY dusíku

  • oxidační číslo dusíku v jeho oxosloučeninách: I – V

· oxid dusný … N2O = rajský plyn

  • anestetikum

· oxid dusnatý … NO & oxid dusičitý … NO2 (dimer … N2O4)

  • NO je bezbarvý, NO2 má hnědočervenou barvu; ochlazením NO2 vzniká jeho dimer (projeví se to odbarvením)
  • vznikají při redoxních reakcích dusíkatých sloučenin
  • meziprodukty při výrobě kyseliny dusičné z amoniaku (viz výše)
  • jedovaté
  • složka výfukových plynů; podílejí se na vzniku kyselých dešťů

· kyselina dusičná … HNO3

  • velmi silná kyselina; bezbarvá
  • koncentrovaná O 68%
  • působením světla se rozkládá (úplně disociuje) î uchovává se v tmavých nádobách

4HNO3 › 4NO2 + 2H2O + O2

oxid dusičitý

Õ zabarvuje roztok žlutě až červeně

  • silné oxidační činidlo
  • oxiduje (rozpouští) všechny kovy kromě zlata a platiny O ty se rozpouštějí v lučavce královské = směs koncentrované HNO3 & HCl v poměru 1:3

Cu + konc. 4HNO3 › Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

ušlechtilý kov → reaguje oxidačně (neprobíhá vytěsňování, tudíž NEvzniká vodík !!!)

  • pozn. Fe, Cr & Al nereagují s koncentrovanou HNO3, reagují pouze se zředěnou
  • pokud bychom je ponořili do koncentrované HNO3 vytvořila by se na jejich povrchu vrstvička oxidů bránící další reakci î pasivace kovu
  • jejím působením žloutnou bílkoviny = xanthoproteino­vá reakce
  • výroba kyseliny dusičné

a)

700 °C

Pt

dnes – katalytická oxidace amoniaku

zpět do výroby

? 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)

‚ 2NO(g) + O2(g) › 2NO2(g)

? 3NO2(g) + H2O(l) › 2HNO3(l) + NO(g)

(„ NH3(g) + HNO3(l) › NH4NO3(s))

  1. dříve

NaNO3 + H2SO4 › HNO3 + Na2SO4

  • využití:
  • výroba hnojiv, výbušnin
  • při organických syntézách
  • v hutnictví …
  • soli î DUSIČNANY = nitráty … Xn+(NO3)n
  • vznikají reakci HNO3 s uhličitany, oxidy nebo hydroxidy kovů
  • ledky O průmyslová hnojiva

· NaNO3 = chilský ledek

· KNO3 = draselný ledek

· NH4NO3 = amonný ledek

· Ca(NO3)2 = vápenatý ledek

FOSFOR .

KYSLÍKATÉ SLOUČENINY FOSFORU

· oxid fosforečný … P4O10

  • vzniká spalováním fosforu: P4 + 5O2 › P4O10
  • pevná bílá látka
  • silně hygroskopická (pohlcuje vodu) î vysoušedlo
  • s vodou reaguje za vzniku kyseliny trihydrogenfos­forečné

· kyselina trigydrogenfos­forečná … H3PO4

  • vznik: P4O10 + 6H2O › 4H3PO4
  • bezbarvá kapalina
  • středně silná kyselina
  • velmi stálá; nemá oxidační účinky
  • zahříváním uvolňuje vodu î kondenzuje se na polyfosforečnou kyselinu
  • využití:
  • výroba průmyslových hnojiv
  • povrchová úprava kovů
  • trojsytná î tři řady solí:

· dihydrogenfos­forečnany … XH2PO4

· hydrogenfosofo­rečnany … X2HPO4

· fosforečnany … X3PO4

  • ve vodě rozpustné jen: dyhydrogenfoso­forečnany s-prvků

fosforečnany s1-prvků

  • nerozpustné fosforečnany lze působením silných kyselin převést na rozpustné
  • v organismech jsou fosforečnanové ionty (zbytky) vázané na organické molekuly (např. v DNA, RNA, ATP)
  • odštěpovaní fosforečnanového aniontu z ATP O uvolnění velké množství energie – vazby, které se štěpí = makroergické vazby
  • využití:
  • potravinářství
  • změkčovadla
  • součást čistících a pracích prostředků
  • výroba léčiv

· fosforečná hnojiva

  • příprava: rozklad přírodních fosforečnanů (apatity, fosfority …) silnou kyselinou

· superfosfát

  • výroba: Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 › Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4

· hydrogenfosforečnan diamonný … (NH4)2HPO4

· dyhydrogenfos­forečnan draselný … KH2PO4

  1. VYUŽITÍ

· DUSÍK

Mějte přehled o vysokých školách:


Nevíte, co studovat? Za 5 minut to zjistíte!    Spustit test

  • ochranná (inertní) atmosféra při chemických reakcích O zabraňuje oxidaci kyslíkem
  • surovina pro výrobu amoniaku
  • biogenní prvek

· FOSFOR

  • průmyslová surovina
  • biogenní prvek
  • světélkování = oxidace par zapáleného fosforu

Za správnost a původ studijních materiálů neručíme.