Тема: елементи V – а групи

До VА групи входять типові р-елементи Нітроген, фосфор, миш’як, сурма і вісмут. Атоми цих елементів мають на зовнішньому рівні п’ять електронів у конфігурації - s²p³. при збудженні атомів відбувається розпарювання s електронів і перехід одного з них на d -підрівень (за виключенням Нітрогену).

Молекула Нітрогену диатомна і за звичайних умов Нітроген не здатний вступати до реакцій, за виключенням літію. При нагріванні Нітроген реагує з багатьма металами і неметалами, утворюючи нітриди, а фосфор – фосфіди. Галогеніди Нітрогену - малостійкі сполуки; більш стійки оксигалогеніди Нітрогену - NOF, NOCI, NOBr, NO₂F и NO₂CI. З сіркою також не відбувається безпосередньої взаємодії Нітрогену; нітрогений Сульфур N₄S₄ отримується в результаті реакції рідкої Сульфуру з аміаком. При взаємодії розжареного коксу з Нітрогеном утворюється ціан (СN)₂. В залежності від того, чи знаходиться Фосфор у надлишку або нестачі, утворюються сполуки фосфору (III) і (V), наприклад:

2P + 3Br2 = 2PBr3 або 2P + 5Br2 = 2PBr5

Нітрид Гідрогену – аміак в лабораторії отримують дією на солі амонію лугів або нагріванням кристалічних солей амонію з гідроксидом або оксидом кальцію. Аміак добре розчиняється у воді. Розчин аміаку – слабка основа.

NH₃×H₂O «NH₄⁺ + OH^- K=2×10^-5

Встановлено, що більша маса аміаку знаходиться у водному розчині у вигляді гідратованих молекул NH₃×пH₂O і лише близько 0,4% розчиненого аміаку хімічно взаємодіє з водою. Аміак може вести себе як кислота NH₃ «NH₂^- + H⁺, що дає соли: аміди - NaNH₂; іміди - Na₂NH; нітриди Na₃N.

Фосфіди деяких металів можуть розкладатися водою з утворенням фосфіну PH3:

Mg3P2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2PH3

PH₃ – фосфін, добре розчинний у воді. Виявляє як основні так і кислотні властивості. Аміак та фосфін володіють лише відновними властивостями. Аміак окислюється Оксигеном до Нітрогену або, на платині в якості каталізатору до NO, відновлює метали (Купрум), реагує з Хлором. Фосфін на повітрі горить з утворенням оксиду фосфору (VI).

Солі амонію термічно нестійкі, проте характер розкладу залежить від кислоти, що утворює сіль. Як що кислота окисник, то відбувається реакція внутримолекулярного окислення:

(NH₄)₂Cr₂O₇ = N₂ + Cr₂O₃ + 4H₂O

Як що, кислота не є окисником, то виділяється аміак і відповідна кислота:

NH₄Cl = NH₃ + HCl

При дії сильних лугів на солі амонію виділяється аміак, що служить якісною реакцією для визначення іонів амонію.

Найбільшу кількість оксидів має Нітроген: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₅. Зі всіх оксидів лише N₂O₃ та N₂O₅ кислотні, решта – несолеутворюючи. N₂O - легко розкладається, виділяючи Оксиген. NO і NO₂ - молекули з неспареними електронами - радикали, можуть дімерізуватися.

2NO₂ «N₂O₄ - реакція екзотермічна

N₂O₃ розчиняється у воді з утворенням слабкої нітрітної кислоти, що виявляє окисно-відновні властивості. Її солі нітрити отруйні і термічно більш стійки, ніж нітрати.

N₂O₅ – безбарвні кристали, що розкладаються до Оксигену та NO₂. При розчиненні у воді утворює Нітрогену кислоту. Нітратна кислота – сильний окисник, ступень відновлення якого залежить від її концентрації та активності відновника. При великих концентраціях відновлення йде до NO₂, при середніх - до NO, а при сильному розведенні - до молекулярного Нітрогену, NH₄⁺. Чим вище концентрація HNO₃, тим менш глибоко вона відновлюється. Чисте Ферум, Алюміній, хром не розчиняються у концентрованій нітратна кислоті в зв’язку з їх пасивацією. Деякі неметали (Сульфур, Фосфор, Карбон) окисляються нітратною кислотою. При цьому концентрована нітратна кислота відновлюється до оксиду (ІV), а розведена – до оксиду Нітрогену (ІІ).

З оксигеном Фосфор утворює лише оксиди - Р₂О₃ і Р₂О₅. Оксид Фосфору (ІІІ) отримують при повільному окисленні фосфору. За низьких температур склад оксиду має вигляд Р₄О₆, що вказує на упровадження Оксигену по зв'язку Р-Р в молекулі Р₄, а потім до атомів Фосфору приєднується ще атоми Оксигену до кожного атому Фосфору. Оксиду фосфору (ІІІ) відповідає двохосновна фосфориста кислота (H₃PO₃) – сильний відновник, що має солі фосфіти.

Оксид Фосфору (ІV) в газоподібному стані має структуру Р₄О₁₀. при розчиненні у холодній воді утворює метафосфорну кислоту (HPO₃), а при інших температурах пірофосфорну кислоту (H₄P₂O₇). При кіп'ятінні метафосфорної кислот з надлишком води утворюється трьохосновна ортофосфорна кислота (H₃PO₄). Всі одно заміщені солі цієї кислоти - дигідрофосфати розчинні у воді. З гідрофосфатів та фосфатів розчинні лише солі лужних металів і амонію. Розчини останніх мають лужну реакцію, на відміну від дигідрофосфатів в розчинах яких дисоціація дигідрофосфат-іону переважає над гідролізом.

H₂PO₄^- H⁺ + HPO₄^-

На відміну від ортофосфорної кислоти, всі інші фосфорні кислоти – полімерні сполуки, що містять ланцюги: -РО₃-О-РО₃-.