Подгруппа азота (пниктогены) – V группа, главная подгруппа «А» азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут. Электронное строение последнего уровня: …ns 2 np 3 Степени окисления: -3, 0, +1,+2,+3,+4, +5 Первые представители подгруппы азот и фосфор типичные неметаллы, мышьяк и сурьма проявляют металлические свойства, висмут типичный металл.

Азот: 17 изотопов, два стабильных изотопа 14 N и 15 N. Фосфор: 23 изотопа,среди них один стабильный 31 P и только он встречается в природе. АЗОТ: В твердом состоянии известны две модификации азота: a – кубическая и b – гексагональная. ФОСФОР: Известно 11 аллотропных модификаций фосфора. Традиционно различают четыре его модификации: белый, красный, чёрный и металлический фосфор. Также встречается «желтый фосфор» - неочищенный белый.

АЗОТ - один из самых распространённых элементов на Земле, четвертый в солнечной системе. Основной компонент воздуха (78,09 % объёма). В живых организмах он входит в состав белков (1618 % по массе), аминокислот, нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, хлорофилла, гемоглобина и др. В составе живых клеток по массовой доле около 2,5 % (четвёртое место после водорода, углерода и кислорода). В результате процессов гниения и разложения азотсодержащей органики, при условии благоприятных факторов окружающей среды, могут образоваться природные залежи полезных ископаемых, содержащие азот, например, «чилийская селитра» (нитрат натрия с примесями других соединений), норвежская, индийская селитры.

ФОСФОР: В свободном состоянии не встречается из-за высокой химической активности. Образует около 190 минералов, важнейшими из которых являются апатит Ca 5 (PO 4 ) 3 (F,Cl,OH), фосфорит и другие. Фосфор входит в состав важнейших биологических соединений фосфолипидов. Содержится в животных тканях, входит в состав белков и других важнейших органических соединений (АТФ, ДНК), является элементом жизни.

Газ без цвета, вкуса и запаха. Применяется как инертная среда для множества технологических процессов; жидкий азот хладагент. В жидком состоянии (темп. кипения 195,8 °C) бесцветная, подвижная, как вода, жидкость. При повышенном давлении он вызывает наркоз, опьянение или удушье (при недостатке кислорода); при быстром снижении давления азот вызывает кессонную болезнь.

Белый фосфор представляет собой белое вещество (из-за примесей может иметь желтоватый оттенок). Плохо растворяется в воде, но легко растворим в органических растворителях. Обладает хемилюминесценцией (бледно- зеленый свет) Ядовит: летальная доза белого фосфора для взрослого человека составляет 0,05 0,15 г, а при хроническом отравлении поражает кости, например, вызывает омертвение челюстей. При контакте с кожей легко самовоспламеняется, вызывая серьёзные ожоги. Белый фосфор Красный фосфор

Неочищенный белый фосфор обычно называют «жёлтый фосфор». Сильно ядовитое, огнеопасное кристаллическое вещество от светло-жёлтого до тёмно-бурого цвета. В воде не растворяется, на воздухе самовоспламеняется. Горит ослепительным ярко- зеленым пламенем с выделением густого белого дыма

В зависимости от способа получения и степени дробления, красный фосфор имеет оттенки от пурпурно-красного до фиолетового, а в литом состоянии тёмно- фиолетовый с медным оттенком, имеет металлический блеск. Растворяется в свинце и висмуте. На воздухе не воспламеняется, но самовоспламеняется при ударе. Менее ядовит. Красный фосфор Пар Белый фосфор

Чёрный фосфор представляет собой чёрное вещество с металлическим блеском, жирное на ощупь и весьма похожее на графит, и с полностью отсутствующей растворимостью в воде или органических растворителях. Проводит электрический ток и имеет свойства полупроводника.

Металлический фосфор – плотное темно-серое вещество с металлическим блеском. Металлический фосфор очень хорошо проводит электрический ток. Черный фосфор Давление Металлический фосфор

Химически инертное (малоактивное вещество) 1. Взаимодействие с металлами А) При обычных условиях молекулярный азот реагирует лишь с некоторыми сильными восстановителями, например, литием: 6Li + N 2 = 2Li 3 N. Б) Для образования нитрида магния из простых веществ требуется нагревание до 300 °С: 3Mg + N 2 = Mg 3 N 2. Нитриды активных металлов представляют собой ионные соединения, которые гидролизуются водой с образованием аммиака.

2. Взаимодействие с кислородом Только под действием электрического разряда азот реагирует с кислородом: O 2 + N 2 = 2NO. 3. Взаимодействие с водородом Реакция с водородом протекает при температуре порядка 400 °С и давлении 200 атм в присутствии катализатора – металлического железа: 3H 2 + N 2 = 2NH Взаимодействие с другими неметаллами При высоких температурах реагирует с другими неметаллами, например, с бором: 2B + N 2 = 2BN.

Химическая активность фосфора значительно выше, чем у азота. Химические свойства фосфора во многом определяются его аллотропной модификацией. Белый фосфор очень активен, в процессе перехода к красному и черному фосфору химическая активность резко снижается. 1. Взаимодействие с простыми веществами А) Фосфор легко окисляется кислородом: 4P + 5O 2 = 2P 2 O 5, 4P + 3O 2 = 2P 2 O 3.

Б) Взаимодействует со многими простыми веществами – галогенами, серой, некоторыми металлами, проявляя окислительные и восстановительные свойства: - с металлами – окислитель, образует фосфиды: 2P + 3Ca = Ca 3 P 2. - с неметаллами – восстановитель : 2P + 3S = P 2 S 3, 2P + 3Cl 2 = 2PCl 3. Не взаимодействует с водородом.

2. Взаимодействие с водой 4Р + 6Н 2 О = РН 3 + 3Н 3 РО 2 (фосфорноватистая кислота). 3. Взаимодействие со щелочами 4Р + 3KOH + 3Н 2 О = РН 3 + 3KН 2 РО Восстановительные свойства Сильные окислители превращают фосфор в фосфорную кислоту: 3P + 5HNO 3 + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO; 2P + 5H 2 SO 4 = 2H 3 PO 4 + 5SO 2 + 2H 2 O. Реакция окисления также происходит при поджигании спичек, в качестве окислителя выступает бертолетова соль: 6P + 5KClO 3 = 5KCl + 3P 2 O 5.

В лаборатории 1. Нагреваение смеси растворов нитрита натрия и хлорида аммония при 80 °С: NaNO 2 + NH 4 Cl = N 2 + 2H 2 O + NaCl. 2. Разложение твердого нитрита аммония (со взрывом) NH 4 NO 2 = N 2 + 2H 2 O. 3. Реакции окисления аммиака: 2NH 3 + 3CuO = N 2 + 3Cu + 3H 2 O; 4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O. 4. Реакции взаимодействия металлов с азотной кислотой: 12HNO 3 (разб.) + 5Mg = N 2 + 5Mg(NO 3 ) 2 + 6H 2 O. 5. Термическое разложение азида лития: 2LiN 3 = 3N 2 + 2Li.

В промышленности Чистый азот в промышленности наряду с кислородом и другими газами получают фракционной перегонкой жидкого воздуха.

В промышленности Фосфор получают восстановлением из фосфата кальция, который входит в состав апатита и фосфорита: Ca 3 (PO 4 ) 2 + 3SiO 2 + 5C = 3CaSiO 3 + 2P + 5CO.

ЗАДАНИЕ 1. Осуществите превращения по схеме: N 2 Li 3 NNH 3 2. Составьте уравнения реакции взаимодействия азота с кислородом, магнием и водородом. Для каждой реакции составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель. 3. В одном цилиндре находится газ азот, в другом - кислород, а в третьем - углекислый газ. Как различить эти газы?