Хімічні властивості нітрогену та фосфору

Нітроген і фосфор належать до головної підгрупи п’ятої групи періодичної системи елементів. Обидва елементи є неметалами. Нітроген проявляє всі ступені окиснення від –3 до +5, для фосфору характерні ступені окиснення -3, +3, +5.

За звичайних умов азот – безбарвний газ, без запаху. Азот є основною складовою частиною повітря (78% за об’ємом). Він не є отруйною речовиною, але не підтримує дихання. Азот також не підтримує горіння, але за своєю флегматизуючою дією він поступається вуглекислому газу. Молекула азоту складається з двох атомів, які пов’язані потрійним зв’язком. Завдяки цьому, молекула N₂ – найбільш міцна серед двохатомних молекул простих речовин, а газоподібний азот хімічно малоактивний. За звичайних умов азот реагує тільки з літієм:

6Li + N₂ = 2Li₃N,

при цьому утворюється нітрид літію. Аналогічна реакція відбувається з іншими активними металами за підвищених температур, тому для гасіння таких металів азот не використовують. При реакції нітридів з водою утворюється аміак:

Li₃N + 3Н₂О = 3LiОН + NН_3.

В аміаці та нітридах азот проявляє ступінь окиснення –3. Аміак добре розчиняється у воді: в 1 об’ємі води розчиняється близько 700 об’ємів аміаку.

У повітрі аміак горить з утворенням молекулярного азоту:

4NН_3.+ 3О₂ = 6Н₂О +6N₂

Така сама реакція за наявністю каталізатора відбувається інакше:

4NН_3.+ 5О₂ = 6Н₂О +4NО._.

Така реакція використовується в процесі синтезу нітратної кислоти.

Аміак – речовина основного характеру. У водному розчині аміаку встановлюється рівновага:

NН_3.+ Н₂О = NН_3.× Н₂О = NН₄ ОН = NН₄ + ОН^–.

З кислотами гідроксид амонію дає солі амонію; також солі утворюються при взаємодії газоподібного аміаку:

NН₄ОН + НNO₃ = NH₄NO₃+ Н₂О , NH₃ + HCl = NH₄Cl.

З усіх оксидів нітрогену (N₂O, NO, N₂O₃,, NO₂, N₂O₅) найбільш поширеним є оксид нітрогену (ІV).

Нітратна (азотна) кислота (HNO₃) є сильною кислотою, яка проявляє окисні властивості завдяки нітрогену в ступені окиснення +5. Вона окислює метали, що стоять в ряду активності, як до гідрогену, так і після гідрогену (крім золота та платини), перетворюючи їх в нітрати. Нітратна кислота при цьому відновлюється до різних продуктів (N₂O, NO, NO₂, N₂, NH₄NO₃), залежно від концентрації кислоти, активності металу та температури.

Нітратна кислота, крім металів, окислює багато неметалів і складних речовин, в тому числі органічних. У випадку концентрованої кислоти реакція з деякими органічними речовинами може викликати займання цих речовин, а при активному змішуванні великих кількостей речовин – вибух. Тому нітратна кислота хоча і не є горючою речовиною – є пожежонебезпечною сполукою.

Солі нітратної кислоти – нітрати, завдяки наявності в їх складі атому нітрогену в ступені окиснення +5 теж проявляють окисні властивості. Їх суміші з відновниками можуть інтенсивно горіти або вибухати. Так, суміш нітрату калію з вугіллям та сіркою відома зі стародавніх часів як “чорний порох”. Нітрати використовуються як компоненти в піротехнічних генераторах вогнегасних аерозолей (КNO₃,NH₄NO₃).

Фосфор, на відміну від нітрогену, тверда речовина. Він має кілька алотропних видозмін. Найбільш вивчені з них білий, червоний та чорний. Білий фосфор пожежонебезпечний і дуже отруйний. При контакті з повітрям за звичайних умов білий фосфор самозаймається. Це пояснюється тим, що на повітрі він інтенсивно окислюється:

2Р + 2,5О₂ = Р₂О₅ + 1150 кДж.

Внаслідок цієї реакції він швидко самонагрівається та займається. Для ізоляції білого фосфору від повітря його зберігають під шаром води, з якою він не реагує.

Червоний і чорний фосфор значно менш активні, ніж білий фосфор.

Найбільш поширені ступені окиснення фосфору –3; +3; +5, причому з них найбільш стійка +5. Ступінь окиснення –3 фосфор проявляє в сполуках з металами (фосфідах) та гідрогеном (РН₃ – фосфін). Фосфіди утворюються при взаємодії металів з фосфором:

2Р + 3Са = Са₃Р₂.

Фосфіди при взаємодії з водою або кислотами дають фосфін:

Са₃Р₂.+ 6НСl = 2PH₃+ 3СаСl₂ , K₃P + 3H₂O = 3KOH + PH₃ .

З оксигеном фосфор утворює два оксиди – Р₂О₃ і Р₂О₅. При взаємодії з водою вони утворюють, відповідно, фосфітну (Н₃РО₃) і ортофосфатну (фосфатну) кислоти (Н₃РО₄):

Р₂О₃+ 3H₂O = 2Н₃РО₃ , Р₂О₅ + 3H₂O =2Н₃РО₄.

У водних розчинах фосфатна кислота є кислотою середньої сили (за першим ступенем). Солі фосфатної кислоти (фосфати) у великих кількостях використовуються як добрива. Гідрогенфосфати амонію використовуються як компоненти порошкових засобів пожежогасіння (П-1А, ПФ), вони, крім інгібіруючої дії на полум’я, гальмують процес горіння, завдяки утворенню на поверхні, що горить, ізолюючої плівки розплаву.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Хімічні властивості сульфуру	\|	Хімічні властивості Карбону та Силіцію

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.