15. skupina Flashcards

1
Q

naštej elemente 15. skupine

A

N
P
As arzen
Sb antimon
Bi bizmunt

največja odstopanja fizikalnih lastnosti pri N
(največja elktronegativnost, nedostopnost d orbital)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

tvorba vezi

A

tvorba vezi (5 valenčnih elektronov)

1) sprejem treh elektronov: le pri N in P
močno endotermen proces
pri reakcijah z najmanj elektronegativnimi elementi (Li, Mg, Na)
za prvi e- negativna elektronska afiniteta, drugi e- rinemo proti nečemu že negativnemu
vseeno dovolj majhen anion → sprosti se dovolj mrežne energije

2) oddaja treh elektronov: (kovinski značaj) le pri Sb in Bi
močno entotermen proces
v nekaterih trdnih spojinah in razt. z zelo nizkim pH

3) tvorba treh kovalentnih vezi
pogosto (piramidalne molekule)
pri N sp3 hibridizacija
pri drugih kot 90

4) ** tvorba več kovalentnih vezi**
N največ 4
P in As v oksospojinah največ 5, v halogenidih do 6
Sb in Bi v oksospojinah največ 6, halogenidi 5 ali 6

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

oksidacijska števila elementov 15. skupine

kovinski značaj

A

N: -3, -2, 0, +1, +2, +3, +4, +5
P: -3, -2, 0, +1, +3, +4, +5
As, Sb, Bi: -3, 0, +3, +5 (liha skupina liha oksidacijska)

spojine z oksidacijskim +5 najbolj obstojne pri fosforju
obstojnostoksidacijskega št. +3 narašča po skupini navzdol

po skupini navzdol narašča kovinski značaj
N, P, As, Sb z oksidacijskim +3 in +5 tvorijo z vodo kisline (jakost kislin pada po skupini navzdol)
Bi2O3 je bazičen

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

dušik viri
laboratorijsko, industrijsko pridobivanje

A

N glavni vir zrak (frakcionarna destilacija)
pomembna tudi nahajališča nitratov (NaNO3 in KNO3)
v premogu in nafti

-industrijsko pridobivanje
iz tekočega zraka
(ali z odvzemom kisika iz zraka- glej pridobivanje amoniaka)

-laboratorijsko pridobivanje
segrevanje NH4NO2 (koproporcionacija)
NH4NO2 → N2 + H2O

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

fosfor
viri
pridobivanje

A

P nahaja v apatitih in fosfatih

-pridobivanje
pri visoki temperaturi s SiO2 in koksom

Ca3(PO4)2 + SiO2 + C → P + CaSiO3 + CO

pare fosforja ohladijo z mrzlo vodo: nastane beli fosfor P4
večino fosforja predelajo v fosforjevo kislino in tehnološko pomembne fosfate

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

arzen
viri
pridobivanje

A

As iz mineralov in kovinskih arzenidov

pridobivanje:
-segrevanje arzenopirita
FeAsS → FeS + As (arzen odda e- železu)

-praženje sulfidnih rud in redukcija oksidov z ogljikom
As2S3 + O2 → As2O3 + SO2
As2O3 + C → As + CO

-zelo čist arzen dobimo z redukcijo klorida z vodikom
AsCl3 + H2 → As + HCl

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

antimon
viri
pridobivanje

A

Sb nahaja v oksidnih in sulfidnih oblikah (pozitiven, ga reduciramo z železom)

pridobivanje:
-praženje sulfidnih rud in redukcija oksidov
-direktno z redukcijo sulfidov z železom
Sb2S3 + Fe → FeS + Sb

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

bizmunt
viri
pridobivanje

A

Bi nahaja v obliki oksidnih in sulfidnih rud
pridobivamo podobno kot antimon

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

dušik
reakcije pri sobni temp
reakcija z vodikom in kisikom

atomarni dušik

A

pri sobni temp. poteka le malo rakcij (ker je N2 zelo stabilen) npr.
6Li + N2 → 2Li3N

z vodikom reagira šele nad 200C (pridobivanje amoniaka)
s kisikom reagira šele nad 2000 (npr. udarec strele, nastane NO, endotermna reakcija)

atomarni dušik dobimo v el. polju pri nizkem tlaku
zelo reaktiven

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

alotropske modifikacije fosforja

A

najpogostejši alotropski modifikaciji beli in rdeči fosfor (obstajajo še vijolični in črni)
- beli fosfor P4
zelo reaktiven, tetraedrične molekule (kot samo 60, odboj- nestabilna molekula)
se vžge na zraku (fino zmlet že pri sobni temp)

-rdeči fosfor
amorfen (tališče in vrelišče se spreminjata)
iz razvejanih verig
nastane iz belega pri segrevanju na 200C brez kisika

-vijolični fosfor
iz povezanih verig
nastane iz rdečega pri segrevanju na 450C brez kisika ali iz taline svinca

-črni fosfor
iz valovitih plasti (prevaja el. tok)
dobimo iz belega pri 200C in visokem tlaku

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

modifikacije arzena
antimona
bizmuta

A

As ima 4 modifikacije: dva amorfni, dve kristalični
-rumeni As
molekule As4, bolj reaktiven od P4
že na svetlobi razpad v sivi As
-sivi As
podoben črnemu P

Sb: poleg plastovite kristalične še amorfna modifikacija
Bi: le ena modifikacija (plastovita srebrnordeče barve)

pri modifikacijah se vidi naraščajoč kovinski značaj (manjša se razlika med dolžino kovalentne in Van der Waalsove vezi)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

nitridi (3 vrste)

A

N*3-
-ionski
nastanejo z alkalijskimi kovinami in Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Th
lahko tudi s segrevanjem alkalijskih amidov prek imidov:
MNH2 (amid) → M2NH (imid) → M3N (nitrid)
z vodo reagirajo do hitroksidov in amonijaka:
Mg3N2 + H2O → Mg(OH)2 + NH3

-kovalentni
S4N4, P3N5, Si3N4, BN (podoben diamantu, ena najtrših znanih snovi)

-intersticijski (kovine, v oktaedrične praznine zlezejo atomi dušika → poveča se tališče, trdota)
priprava: segrevanje kovin v NH3 nad 1000C

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

fosfidi

A

-ionski fosfidi P*3-
z najbolj elektropozitivnimi elementi
reakcija z vodo:
Ca3P2 + H2O → Ca(OH)2 + PH3

-kovalentni fosfidi (podobni kovalentnim nitridom)
polimeri SiP, BP, se ne topijo v vodi

-kovinski
podobni zlitinam, slabo topni v vodi, prevajajo el. tok
CuP, FeP, Ni2P…

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

fosfidi, arzenidi, antimonidi, bizmutidi
vezi

A

strukturno raznoliki
vezi niso tipično ionske, ampak v veliki meri kovalentne ali kovinske

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

spojine elementov 15. skupine z vodikom

A

vsi elementi tvorijo _H3 spojine
NH3 amonijak
N2H4 hidrazin
HN3 vodikov azid

PH3 fosfan
P2H4 difosfan

AsH3 arzan

SbH3 stibn

BiH3 bizmutan

stabilnost pada po skupini navzdol

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

industrijsko prodobivanje amonijaka

pridobivanje osnovnih surovin

A

Haber-Boschev postopek z direktno sintezo
3H2 + N2 → 2NH3

H2 : N2 = 3 : 1

ravnotežna in eksotermna reakcija
zelo počasna: kataliza z alfa železom pro 500C
visoka temp pomakne ravnotežje v levo, zato uporabimo visok tlak
vseeno le 15% izkoristek

-N2 dobijo iz zraka
zrak vodijo prek razžarjenega koksa:
N2 + O2 + C → N2 + CO (eksotermna)
-H2 dobijo iz vode
vodna para prek razžarjenega koksa
H2O + C → H2 + CO (endotermna)

pretvorba CO v CO2 z dodatno vodno paro
CO + H2O → CO2 + H2
CO2 odstranijo z raztapjanjem v vodi pod tlakom

surovina je lahko tudi metan:
CH4 + H2O ⇌ CO + 3H2
(Ni katalizator) CH4 + 2H2O ⇌ CO2 + 4H2
nato vpihavamo zrak
2H2 + (O2 + 4N2) → 2H2O + N2

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

laboratorijsko pridobivanje NH3

A

segrevanje raztopine NH3

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

lastnosti amoniaka
gorenje v kisiku (+ z katalizatorjem)

A

vonj zaznamo
pri višjih koncentracijah draži in je strupen
tekoč NH3 je topilo

na zraku se ob plamenu vžge vendar ne gori (prenizka temperatura plamena)
v kisiku gori z rumenim plamenom:
NH3 + O2 → N2 + H2O
če gorenje kataliziramo (platina) nastane NO:
NH3 + O2 → NO + H2O

z nadaljno oksidacijo NO pridobivajo HNO3

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

lastnosti amoniaka (redoks reakcije)

(NH4)2Cr2O7
NH4NO2
NH4NO3

A

amoniak je reducent
običajno se oksidira do N2 (s Cl2, H2O2, MnO4-…)

ker je baza tvori amonijeve soli
razen če je anion oksidant → segrevanje povzroči oksidacijo kationa z anionom
(NH4)2Cr2O7 → Cr2O3 + N2 + 4H2O
NH4NO2 → N2 + 2H2O
NH4NO3 → N2O + 2H2O

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

hidrazin
nastanek
razpad

A

nastanek: oksidacija amoniaka z natrijevim hipokloritom
2NH3 + NaClO → N2H4 + NaCl + H2O

pri sobni temp obstojna tekočina
pri višji temp razpade (reagira s kisikom):
N2H4 + O2 → N2 + 2H2O

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

hidrazin
(redoks reakcije) vodna razt Ag+ (ali Cu *2+)
reakcija z vodo

A

močnejši reducent kot NH3
reducira vodne rat. Cu*2+ in Ag+ ionov do Cu in Ag
4[Ag(NH3)2]+ + N2H4 → 4Ag + 4NH3 + 4NH4+ + N2

šibkejša baza kot NH3 (biprotonska baza)
N2H4 + H2O ⇌ N2H5+ + OH- hidrazinijev ion
N2H5+ + H2O ⇌ N2H6*2+ + OH- hidrazindiijev ion

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
22
Q

vodikov azid
nastanek
lastnosti

A

nastanek: oksidacija hidrazina z dušikasto kislino
N2H4 + HNO2 → HN3 + 2H2O

HN3 pri sobni temp tekočina
neobstojna spojina neprijetnega vonja
krvni strup

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
23
Q

vodikov azid
(redoks reakcije) z Cu
azidi (razpad)

A

HN3 šibka kislina
oksidant: raztaplja Cu
Cu + 3HN3 → Cu(N3)2 + NH3 + N2

azidi (ion N3-)
obstojni razen Be- in Li- azida
pri segrevanju počasi razpadejo na elemente
2NaN3 → 2Na + 3N2 (v zračnih blazinah avtomobilov)

LiN3, Be(N3)2, AgN3, Hg(N3)2, Pb(N3)2
pri segrevanju ali zaradi razpada eksplozivno razpadejo na elemente

24
Q

fosfan
nastanek
redoks reakcije
baza/kislina?

A

fosfan PH3
nastanek:
Ca3P2 + 6H2O → 2PH3 + 3Ca(OH)2

PH3 močnejši reducent kot NH3
reducira Cu*2, Ag+,.. do kovin

šibka baza
fosfan, arzan in stiban so manj bazični kot amonijak (posledica geometrije molekule in izpostavljenosti neveznega el. para)

25
znani oksidi dušika (6)
N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5
26
N2O lastnosti nastanek razpad zmes z H2
N2O brezbarven plin nastanek: razpad NH4NO3 NH4NO3 → N2O + 2H2O razpad: pri visoki temp. na elementa vzdržuje gorenje organskih snovi, žvepla, ogljika, alkalijskih kovin zmes N2O in H2 je eksplozivna N2O + H2 → N2 + H2O
27
NO lastnosti dodatek H2
NO brezbarven plin v NO gorijo ogljik, fosfor, magnezij s H2 se reducira v NH3 zelo lahko odda elektron (NO kation)
28
N2O3 lastnosti reakcija z vodo
obstojen le pri nizki T svetlo modre barve v tekočem stanju delno razpade na NO in NO2 dve obliki molekul N2O3 + H2O → 2HNO2
29
NO2 in N2O4
NO2 in N2O4 v medsebojnem ravnovesju N2O4 nizka temp. NO2 višja temp. (znani trije izomri) N2O4 ⇌ 2NO2
30
NO2 reakcije z vodo reakcija z bazo N2O4 reakcija z Cu
NO2 se v vodi topi in z njo reagira 2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3 2NO2 + 2NaOH → NaNO2 + NaNO3 + H2O sorazmerno močan **oksidant** s tekočim N2O4 pripravimo brezvodne nitrate Cu + N2O4 → Cu(NO3)2 pri reakcijah N2O4 nastaneta NO+ in NO3-
31
N2O5 nastanek razpad redoks reakcije (z Na in I2) reakcija z vlažnim zrakom reakcija z H2O2
nastanek: N2O5 dobimo iz koncentrirane HNO3 4HNO3 + P4O10 → 2N2O5 + 4HPO3 pri sobni temp. še trden, brezbarven, sublimira pri 32C v trdnem in plinastem je termično neobstojen 2N2O5 → 2N2O4 + O2 močan **oksidant** Na + N2O5 → NaNO3 + NO2 I2 + N2O5 → I2O5 + N2 z vodo reagira že na vlažnem zraku: N2O5 + H2O → 2HNO3 z H2O2 tvori peroksidušikovo kislino N2O5 + H2O2 → 2HNO4
32
dušikovi oksidi medsebojna ravnotežja- razpad
N2O5 obstojen le v mrzlem postopno segrevanje: N2O5 → 2N2O4 + O2 N2O4 → 2NO2 2NO2 → 2NO + O2 2NO → N2 + O2
33
oksospojine dušika (naštej)
pomembni sta HNO3 in HNO2 ter njune soli
34
pridobivanje HNO3 po Ostwaldovem postopku razpad
surovina je amonijak sežig NH3 s kisikom do NO NH3 + O2 → NO + H2O sledi reakcija v hladnem: 2NO + O2 → 2NO2 nato sklop reakcij: NO2 + H2O → HNO2 + HNO3 HNO2 → HNO3 + NO + H2O NO + O2 → NO2 sumarno: NO2 + H2O + O2 → HNO3 dobljena 50% kislina za umetna gnojila da se jo koncentrirati z destilacijo brezvodna in koncentrirana HNO3 na svetlobi in s segrevanjem razpada → NO2 + O2 zato je rjavo obarvana (sicer brezvodna brezbarvna)
35
starejši postopek pridobivanja HNO3 redoks reakcije HNO3 (z HCl, z Cu)
NaNO3 + H2SO4 → HNO3 + NaHSO4 razredčena ni oksidant, je pa močna kislina koncentrirana je zelo močan **oksidant** v zmesi 1mol HNO3 in 3mol HCl raztaplja zlato (zlatotopka) HNO3 + HCl → NOCl + 2H2O + 2Cl Cu s 30% HNO3 → NO Cu s 65% HNO3→ NO2
36
nitrati razpad: NaNO3 Ca(NO3)2 Pb(NO3)2 Hg(NO3)2 NH4NO3 redukcija z nascentnim vodikom
nitrati so termično nestabilni in razpadajo: -alkalijski nitrati 2NaNO3 → 2NaNO2 + O2 -2Ca(NO3)2 → 2CaO +4NO2 + O2 2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2 + O2 -Hg(NO3)2 → Hg + 2NO2 + O2 -NH4NO3 → N2O + 2H2O NaNO3 + 8H → NH3 + NaOH + 2H2O
37
dušikasta kislina nastanek razpad redoks reakcije nitriti topnost
dušikasta kislina HNO2 nastanek: NO2 + NO + H2O → 2HNO2 obstojna samo v razredčenih razt., pri segrevanju razpada: 3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O šibka **kislina** je **oksidant** in **reducent** reducira KMnO4 → Mn*2+ oksidira I- do I2, Fe*2+ v Fe*3+ nitriti NO2- Ag+ in Bi*3+ alabo topna alkalijski in zemeljskoalkalijski nitriti so dobro topni
38
nomenklatura NO+ NO2+ NO* NO2* HNO2 HNO3
NO+ oksidodušik(1+) NO2+ dioksidodušik(1+) NO* oksidodušik(*) / nitrozi npr.NOCl NO2* dioksidodušik(*) / nitril npr.NO2F HNO2 dušikasta kislina, soli nitriti HNO3 dušikova kislina, soli nitrati
39
fosforjeva oksida nastanek
P4O6 nastane pri gorjenju fosforja z malo zraka P4 + (O2) → P4O6 P4O10 pa če je veliko zraka ali pridobivanje iz P4O6 P4O6 + O2 → P4O10 + hv P4O6 je reducent in zelo strupen P4O10 ni strupen oksidacijsko stanje +5 je pri fosforju najstabilnejše
40
P4O10 lastnosti reakcija z vodo
P4O10 ni oksidant (ker je obstojen), ni reducent (ker je do konca oksidiran) ni strupen higroskopen (kislini ukrade vodo) uporablja se kot sušilno sredstvo reakcija vezave vode je močno eksotermna: x/4 P4O10 + x/2 H2O → (HPO3)x !!nastanejo polifosforjeve kisline (NE H3PO4!) s segrevanjem hitroliziramo vezi → nastane H3PO4
41
fosforjeve kisline naštej značilnosti
H3PO4 fosforjeva k. H3PO3 fosfonska k. / fosforjeva(III) k. (obnaša kot dvoprotonska H2PHO3) H3PO2 fosfinska k. / fosforjeva(I) k. (enoprotonska) na P atom vezan kisik z dvojno vezjo in vsaj ena OH skupina (ta H je kisel!) vodik ki je vezan neposredno na fosfor, ne more protolitsko reagirati v vodo
42
fosforjeva kislina izgled koliko protonska? topnost soli
srednje močna kislina brezbarvna trdna (kristalična snov) ni ne izrazit oksidant (ne more biti reducent) triprotonska kislina fosfati: vsi alkalijski dobro topni fosfati težkih kovin (Ag, Sm, Bi, Zn, H, Cr, ...) so netopni
43
difosforjeva kislina nastanek
H4P2O7 kondenzacija NE poteka direktno (če vzameš fosforjeve k. dobiš trifosfat, tetrafosfat,...) pridobimo s segrevanjem Na2HPO4 in potem ionsko izmenjavo natrija v difosfatu z vodikom Na2HPO4 → Na4P2O7 + H2O Na4P2H7 (H+ izmenjava) → H4P2O7 štiriprotonska kislina trdna kristalična snov nekoliko močnejša kislina kot H3PO4
44
značilnost fosforjeve(V) k. H3PO4, hidrogenfosfatov in dihidrogenfosfatov
značilnost fosforjeve(V) k. H3PO4, hidrogenfosfatov in dihidrogenfosfatov pri segrevanju odcepljajo vodo: **polikondenzacija** nastajajo polifosforjeve kisline Hx+2PxO3x+1 oz. polifosfati dolžine verig od 2 do 90 enot, krajše lahko sklenejo v obroč
45
sinteza visokomolekularnih polifosfatov in nizkomolekularnih polifosfatov
visokomolekularni polifosfati so steklasti NaH2PO4 → NaxH2PxO3x+1 nizkomolekularni verižni polifosfati so kristalični (x-2) NaH2PO4 + 2Na2HPO4 → Nax+2PxO3x+1 + (x-1)H2O
46
dimerizacija/ polikondenzacija fosforjeve k.
pri dimerizaciji / polikondenzaciji lahko pride do direktne vezi P-P
47
peroksifosforjeva kislina nastanek (2) peroksidifosforjeva kislina nastanek
peroksifosforjeva H3PO5 H4P2O8 + H2O → H3PO5 + H3PO4 ali P4O10 + H2O2 → H3PO5 + H2O peroksifosforjevi kislini in njune soli so **močni oksidanti**
48
fosfonska kislina nastanek (2) obstojnost
fosfonska kislina H2PHO3 P4O6 + H2O → H3PO3 zaradi toploti ki se sprosti disproporcionira H3PO3 → PH3 + H3PO4 primernejši način priprave: PCl3 + H2O → H3PO3 + HCl dvoprotonska kislina H3PO3 in njene soli močni **reducenti** Ag+ in Cu*2+ ione reducirajo → Ag in Cu fosonska kislina na zraku oksidira → H3PO4 fosfonati na zraku obstojni
49
fosfinska kislina nastanek (2) obstojnost
fosfinska kislina HPH2O2, soli fosfinati - disproporcionacija fosforja v alkalnem P + KOH + H2O → PH3 + KH2PO2 P + KOH + H2O → P2H6 + KH2PO2 -oksodacija fosfana z jodom PH3 + I2 + H2O → H3PO2 + HI pri višji temp. kislina in soli disproporcionirajo H3PO2 → PH3 + H3PO3 enoprotonska kislina kislina in soli so močni **reducenti**
50
gorenje As, Sb in Bi na zraku
gorenje As, Sb in Bi na zraku nastanejo (III) oksidi As4O6, Sb4O6 višja oksidacijska stanja lahko dosežemo le z močnimi oksidanti P: oba oksida reagirata kot kislini As2O3 amfoteren (odmik od nekovinskih lastnosti)
51
drugačne oblike oksidov, ki nastanejo pri ohlajanju
As2O3 dobro topen v vodi, amfoteren (vodna razt. je kisla) Sb2O3 se slabo topi v vodi, amfoteren Sb2O3 + H2SO4 → Sb2(SO4)3 Sb2O3 + HCl → SbCl3 Sb2O3 + NaOH → NaSbO2 (oz. v vodni razt. Na[Sb(OH)4] Bi2O3 bazičen
52
oksidi As, Sb, Bi z oksidacijskim +5
manj obstojni obstojnost pada As2O5 → Bi2O5 -As2O5 dobimo z dehidratacijo H3AsO4 razpade pri segrevanju: As2O5 → As3O3 + O2 -visok tlak O2 pri višji T Sb2O3 → Sb2O5 -Bi2O5 pripravimo le z močnimi oksidanti: O3, Cl2, ClO- razpade: Bi2O5 → Bi2O3 + O2
53
spojine s halogeni NY3
NH3 + halogen NF3 najobstojnejši ostali eksplozivno razpadejo
54
spojine s halogeni PY3 +voda
P + Y2 → PY3 reakcija z vodo: PY3 + 3H2O → H3PO3 + 3HY piramidalne molekule
55
spojine elementov 15. skupine z žveplom nastanek S4N4
4 NH3 + 10 S → S4N4 + 6 H2S
56
sulforilovi derivati amoniaka
sulfurilov amid: NH3 + SO3 → (NH2)2SO2 +H2O sulfurilov imid NH3 + SO3 → NHSO2 + H2O surfurilov amid in amid sta kislini- lahko oddasta protone