Grupa a 15-a (VA) N azot (g) [He] 2s22p3 N2 (g) P - fosfor (s) [Ne] 3s23p3 P4 (s) As arsen (s) [Ar] 3d104s24p3 As4 (s) Sb stibiu (antimoniu) (s) [Kr] 4d105s25p3 Sb4 (s) Bi bismut (s) [Xe] 4f145d106s26p3 (s) Caractere generale nveliul de valen: ns2np3 N2 i P4 - nemetale, As, Sb - semimetale i Bi metal. Stabilitatea molecular scade n grup de sus n jos: N2 > P4> As4 > Sb4 N2 are volum atomic mic i formeaz legturi multiple, n timp ce celelalte elemente formeaz numai legturi datorit mpiedicrilor sterice. Energia de legtur, ENN >> EE-E descrete n grup de sus n jos.

Grupa a 15-a. Caractere generale

N2 este cel mai electronegativ, electronegativitatea sa fiind depsit de O, F i Cl.

N2 difer de celelalte elemente ale grupei. Formeaz compui covaleni, n timp ce Bi formeaz compui ionici.

NCl3 este un compus covalent foarte instabil, iar BiCl3 este un compus stabil, ionic, cristalin.

Formeaz hidruri de tipul EH3, a cror stabilitate i bazicitate descresc n ordinea:

NH3 > PH3 > AsH3 > SbH3 > BiH3 (f. instabil) Tendina de a forma ioni negativi, E3- este relativ redus. Bi - are luciu metalic, conductivitate electric, tendina de a

forma aliaje, formeaz compui ionici, BiX3, Bi(NO3)3, Bi2O3 i Bi(OH)3 au caracter bazic.

Proprietate 7N 15P 33As 51Sb 83Bi

Raz atomic (nm) 0.074 0.110 0.121 0.141 0.152

Energie de ionizare (kJ/mole) 1400 1060 966 833 703

Electronegativitate Pauling 3.07 2.19 2.0 1.9 1.9

Densitate (gcm-3) 0.81

1.82* 2.34** 5.72 6.62 9.80

Energie de disociere (kJ/mole) 946 209 180 142

p.t. (oC) -210 +44* 610 630 271

p.f. (oC) -196 +287.5 817 1440 1560

Stri de oxidare -3, -2, -1 1, 3, 4, 5 -3, 3, 5

-3 3, 5

-3 3, 5

-3 3, 5

Grupa a 15-a. Caractere generale

Afinitatea pentru electroni scade n grup formare de anioni, E3- (azoturi, fosfuri) cu elemente puternic electropozitive. Ca3N2 + 6H2O 3Ca(OH)2 + 2NH3 Ca3P2 + 6H2O 3Ca(OH)2 + 2PH3 Stri de oxidare (-3) pentru toate elementele, scade stabilitatea de la N la Bi; BiH3 foarte instabil. (+3) stabilitatea crete de la N la Bi 3HNO2 HNO3 +2NO +H2O 4H3PO3 3H3PO4 + PH3 (+5) stabilitatea descrete n grup de la N la Bi; au caracter oxidant. 5NaBiO3 + 2Mn(NO3)2 + 16HNO3 2HMnO4+ 5Bi(NO3)3 + 5NaNO3 + 7H2O

Grupa a 15-a. Caractere generale

NC este maxim 4 pentru N (NH4+ i NR4+) i pn la 6 pentru celelalte elemente ([Sb(OH)6]- , [BiF6]3-, , [BiCl5]2-). Tendina de catenare este ntlnit n special la P i descrete n ordinea: P > N > As > Sb. N2 formeaz compui stabili prin concatenare cu Si, P, B.

R2SiCl2NH3 (lq) NH

SiR2NH

SiR2

NH

SiR2

3B2H6 + 6NH3300C

sistem nchis2[HBNH]3

HB

NH

HBNH

BH

NH

ciclotriborazin

ciclotrisilazan

Grupa a 15-a. Caractere generale

N2 se gseste n atmosfer n proproie de 78%.

Obinere Industrial - prin distilarea fracionat a aerului lichid, procedeul Linde N2 conine urme de gaze rare i oxigen, care se pot ndeprta prin trecerea gazului peste Cu nclzit la rou (Cu + O2 2CuO).

N2 se utilizeaz din butelii sub presiune sau ca N2 (lq). n laborator NH4NO2 N2 +2H2O (NaNO2 + NH4Cl NH4NO2 + NaCl) 2NH3 + 2CrO3 Cr2O3 + N2 + 3H2O 2NH3 + 3CuO 3Cu + N2 + 3H2O Ba(N3)2 Ba + 3N2 spectroscopic pur azid

tC

Grupa a 15-a. Azotul

tC

Utilizri - gaz inert - pentru pentru industria metalurgic, oeluri i sinteze chimice care se execut n atmosfer controlat. N2 (lq) - agent de rcire (mcinarea la rece a cauciucurilor, pentru conservarea mncrii, conservarea probelor biologice) N2(g) n sinteze anorganice (pentru obinerea NH3, HNO3 i ngrmintelor chimice).

Proprieti fizice N2 este un gaz incolor, insipid, inodor, diamagnetic, p.f.= 196C. Circuitul azotului n natur se menine un raport practic constant ntre N2 asimilabil de ctre plante i animale i N2 atmosferic, molecular.

Grupa a 15-a. Azotul

N2 prezint reactivitate mic datorit energiei de legtur mari. Nu d reactii cu Cl2, hidroxizii, acizii sau agenii oxidani. a) Reacia cu metalele Li + N2 Li3N (la temperatura camerei) Mg, Ba, Ca + N2 M3N2 ( 500C) 2Al + N2 2AlN (500C)

Mn, Ti + N2 nitruri (metalice sau interstiiale; 1000 C) b) Reacia cu nemetalele - la temperaturi nalte N2 + O2 2NO (n arc electric) N2 + 3H2 2NH3 (~500C, 200 atm; catalizator) 2B + N2 2BN (900C) 3Si + 2N2 Si3N4 (2000C) N2 + 2C (CN)2 (n arc electric)

Azotul. Proprieti chimice

Industrial, NH3 se obine prin procedeul Haber-Bosch.

n laborator NH4Cl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2NH3 + 2H2O Mg3N2 + 6H2O 2NH3 + 3Mg(OH)2

N2 + 3H2 2NH3 Fe / Al2O3450 C; 200 atm

CH4 + H2O (g) CO + 3H2Ni

1000C

CO + H2O CO2 + H2

CO2 + K2CO3 + H2O 2KHCO3

CO + [Cu(NH3)4](CH3COO) [Cu(NH3)3(CO)](OAc)-NH3

C ~ 15% NH3

Compui ai azotului. Amoniac, NH3

.N

H HH

.

Gaz incolor, cu miros caracteristic care se absoarbe uor n ap, n care este foarte solubil. p.f. = -33.5C Formeaz la temperaturi joase 2 hidrai stabili: NH3H2O; 2NH3 H2O. - are caracter bazic NH3(aq) + H2O NH4

+ + HO-

NH3 + NH3 NH4+ + NH2-

Compui ai azotului. Amoniac, NH3

Reacia de neutralizare o sare de NH4+ NH4+NO3 + KNH2 KNO3 + 2NH3 Caracter amfoter Zn(NH2)2 + 2KNH2 K2[Zn(NH2)4] insolubil n NH3(lq)

Cel mai cunoscut solvent neapos, dizolv metalele alcaline, reacie de amonoliz NH3(l) + Na Na+nNH3(lq) + e-mNH3(lq) Srurile de NH4+ sunt uor solubile n NH3(l) Na + NH3(l) NaNH2 + 1/2H2

Compui ai azotului. Amoniacul

a) Caracter reductor NH3 + 3H2O2 HNO2 + 4H2O b) Caracter bazic

NH3 + H2O NH4++ HO-

Kb = 1,81 10-5

- reacioneaz cu acizii NH3 + HA NH4+A- Amonoxidarea metanului fabricarea HCN, acrilonitril CH4 + NH3 + 3/2O2 HCN + 3H2O c) Stabilitatea termic

NH3 1/2N2 + 3/2H2 H = 46 kJ/mol - reacia se utilizeaz la nitrurarea superficial a oelului sau fontei (la suprafa se formeaz un strat de azotur metalic).

Compui ai azotului. Amoniacul

d) Caracter de baz Lewis formeaz aduci cu compui deficitari n electroni F3BNH3; B2H6 NH3 e) Reacii de complexare CuSO4 + 6NH3 + 4H2O [Cu(NH3)4(H2O)2](OH)2 + (NH4)2SO4 reactivul Schweizer AgCl + 2NH3 [Ag(NH3)2]Cl

Utilizri Capacitatea sa de a forma combinaii complexe se folosete la extragerea cationilor metalici din minereuri srace sau din deeuri industriale. - 85 % la fabricarea ngrsmintelor (uree, azotat de amoniu, fosfai de amoniu) - 15% se utilizeaz n diverse sinteze chimice (fabricarea poliamidelor, poliacrilonitrilului).

Compui ai azotului. Amoniacul

Sunt solubile n ap, se descompun la temperatur joas i sunt similare cu srurile de K.

NH3 + CO2 + H2O NH4HCO3 NH4HCO3 + NH3 (NH4)2CO3 NH3 + HCl NH4Cl (ipirig)

NH4Cl300C

NH3 + HCl

NH4HCO3 NH3 + CO2 + H2O

NH4NO3170C

N2O + 2H2O

Azotul. Sruri de amoniu

NH4NO3 la temperatur mai ridicat, se descompune violent, se produce o deflagraie cu flacr galben i se formeaz N2, NO, H2O(vap).

Utilizri NH4NO3 dizolvarea sa are loc cu absorbie de cldur; se utilizeaz ca ngrsmnt, pur sau amestecat cu uree i la fabricarea explozibililor minieri NH4HCO3 se utilizeaz n industria alimentar (amoniac alimentar). NH4Cl - la nclzire sublimeaz cu descompunere. Se utilizeaz la fabricarea pastelor decapante pentru cablaje, n industria alimentar i farmaceutic.

Azotul. Sruri de amoniu

Obinere industrial oxidarea NH3 cu NaClO NH3 + NaClO NH2Cl + NaOH cloramin NH2Cl + NH3 + NaOH NH2-NH2 + NaCl + H2O

Proprieti fizice - lichid incolor, cu miros de NH3, puternic higroscopic, fumeg n aer, miscibil n ap. Proprieti chimice Se descompune termic la 250C. Este agent reductor puternic. Se utilizeaz n special la reducerea metalelor platinice (Pt, Pd), Ag. Are caracter bazic.

N2H4 + H2O N2H5+ + HO-

N2H5+ + H2O N2H62+ + HO-

Compui ai azotului. Hidrazina, N2H4

Oxidul de diazot (protoxidul de azot) Este un gaz, cu gust dulce, folosit ca anestezic (gaz ilariant), uor solubil n ap, soluia fiind neutr din punct de vedere acido-bazic.

N N N N OO+- -+

Obinere NH4NO3 N2O + 2H2O 2NH3 + 2O2 N2O + H2O

250C

32/ OBiMnO

N2O NO N2O3 NO2 N2O5

N.O. +1 +2 +3 +4 +5

Stare de agregare

Gaz Gaz Solid Gaz Solid

Hf (kJ/mole) +82 +90 +34 -42 Oxoacidul corespunztor

H2N2O2 HNO2 HNO2 HNO3

HNO3

Compui ai azotului. Oxizii de azot

Proprieti chimice a) Stabilitatea termic se descompune la 700C n N2 i O2 b) Caracter oxidant - fa de reductori puternici N2O + H2 N2 + H2O 2N2O + C 2N2 + CO2 c) Agent complexant monodentat; baz Lewis ex. [Ru(NH3)5(N2O)]2+

Oxizii azotului. Protoxid de azot, N2O

- gaz incolor, toxic, relativ nereactiv, neutru din punct de vedere acido-bazic, puin solubil n ap, instabil, paramagnetic.

Obinere Oxidarea catalitic a NH3 2NH3 + 5/2O2 2NO+ H2O (Pt-Rh; 900C) - n laborator 3Cu + 8HNO3 3 Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Proprieti chimice - caracter nesaturat, pierde uor 1 electron cu formarea cationului nitrozil. Caracter reductor 2NO + O2 2NO2 2NO + Cl2 2NOCl (clorur de nitrozil)

N O: :Oxizii azotului. Monoxidul de azot, NO

Caracter oxidant fa de reductori puternici 2NO +2H2 N2 + 2H2O 2NO + SO2 N2O + SO3 Bazicitate Lewis - poate funciona ca ligand datorit bazicitii Lewis ligand monodentat. [Fe(H2O)5NO]2+ Se foloseste la obinerea HNO3.

Oxizii azotului. Monoxidul de azot, NO

Deshidratarea HNO2 n prezen de H2SO4. Proprieti este lichid este anhidrid acid N2O3 + H2O 2HNO2 N2O3 + 2NaOH 2NaNO2 + H2O

Se formeaz prin rcirea unui amestec echimolecular de NO i NO2 sau prin saturarea NO2 lichid cu NO.

NO + NO2 N2O3

N NOO

ON N

O

O

_

_

_

_O__

_

___

Oxizii azotului. Trioxidul de diazot, N2O3

Oxizii azotului. Dioxidul de azot, NO2 / N2O4 Industrial se obtine prin oxidarea gazelor nitroase

tC

n laborator, NO2 se obine prin descompunerea termic a azotailor Pb(NO3)2 PbO + 2NO2 + 1/2O2

Structur i proprieti

N

O O

+

- -

+

OO

N

In c.n. este gaz cu nr. impar de e- localizat pe N tendin de dimerizare. N2O4 (s) exist la temperatur joas n 2 forme isomere; este diamagnetic.

-

-

O

N NO O+

O

N NO O+

O

O

N N

O

O

O

O_

NH3 + O2 NOO2 NO2

, 150C

Proprieti chimice a) Stabilitatea termic - descompunerea termic ncepe la 150oC i este complet la 600oC (NO+1/2O2)

b) Caracter acid 2NO2 + H2O HNO3 + HNO2 2NO2 + 2KOH KNO2 + KNO3 + H2O c) Caracter oxidant (N4+ N2+) NO2 + Cu NO + CuO NO2 + KI 1/2I2 + KNO2 NO2 + SO2 + H2O NO + H2SO4 d) Caracter reductor (N4+ N5+) 2KMnO4 + 10NO2 + 3H2SO4 + 2H2O 2MnSO4 + 10HNO3 + K2SO4

Oxizii azotului. Dioxidul de azot, NO2 / N2O4

O-

O

O

+N

O

O-O N

+-

O

O

N+

O

N+

O

-

n c.n. este un solid incolor care conine NO2+ i NO3- datorit scindrii heterolitice.

Obinere a) Deshidratarea HNO3 n prezen de P4O10 2HNO3 N2O5 + H2O (P4O10) b) Oxidarea NO2 cu O3 2NO2 + O3 N2O5 + O2

Oxizii azotului. Pentaoxidul de diazot, N2O5

Proprieti chimice a) Stabilitate termic. N2O5 se descompune uor. N2O5 N2O4 + 1/2O2 b) Caracter acid. N2O5 este anhidrid acid N2O5 + H2O 2HNO3 c) Agent de nitrare 3N2O5 + V2O5 2VO(NO3)2 (azotat de vanadil) N2O5 + CrO3 CrO2(NO3)2 (azotat de cromil) d) Agent de oxidare 2N2O5 + 5C 5CO2 + 2N2 2N2O5 + 5S 5SO2 + 2N2

Oxizii azotului. Pentaoxidul de diazot, N2O5

Grupa a 15-a (VA)Grupa a 15-a. Caractere generaleSlide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Grupa a 15-a. AzotulSlide Number 7Azotul. Proprieti chimiceCompui ai azotului. Amoniac, NH3Compui ai azotului. Amoniac, NH3Slide Number 11Compui ai azotului. AmoniaculCompui ai azotului. AmoniaculAzotul. Sruri de amoniuAzotul. Sruri de amoniuCompui ai azotului. Hidrazina, N2H4 Compui ai azotului. Oxizii de azotOxizii azotului. Protoxid de azot, N2OOxizii azotului. Monoxidul de azot, NOOxizii azotului. Monoxidul de azot, NOOxizii azotului. Trioxidul de diazot, N2O3Oxizii azotului. Dioxidul de azot, NO2 / N2O4 Oxizii azotului. Dioxidul de azot, NO2 / N2O4Oxizii azotului. Pentaoxidul de diazot, N2O5Oxizii azotului. Pentaoxidul de diazot, N2O5