P3 prvky

• elektronová konfigurace poslední (valenční) vrstvy: ns2np3 (n je 2 – 6)

prvky s valenčními elektrony v orbitalech s & p

• orbital s je valenčními elektrony zaplněn zcela
• orbital p je zaplněn pouze 3 valenčními elektrony (odtud název)

î 5 valenčních elektronů î prvky ležící v V. A skupině PSP O patří mezi nepřechodné prvky

G dusík … N O nekov; plyn

G fosfor … P O nekov

G

pevné látky

arsen … As Õ polokov

G antimon … Sb O polokov

G bismut … Bi O kov

• do nejstabilnější konfigurace = konfigurace nejbližšího vyššího vzácného plynu, jim chybí 3 elektrony O získají je v kovalentních sloučeninách vznikem trojné vazby

1. OBECNÁ CHARAKTERISTIKA

2. VÝSKYT v přírodě

· DUSÍK

1. volný (nevázaný ve sloučeninách) O dvouatomové molekuly … N2

• v atmosféře î 78%
• velmi stálý (díky trojné vazbě, která je poměrně pevná î příčina toho, proč je ve vzduchu tak hojný)

2. vázaný ve sloučeninách

G anorganické sloučeniny

• často vznikají činností mikroorganismů
• např.:

î dusičnany

• NaNO3 = chilský ledek

î amoniak = čpavek … NH4

î oxidy dusíku

G organické sloučeniny O např. v bílkovinách, baze nukleových kyselin, … î biogenní prvek

· FOSFOR

• v přírodě pouze ve sloučeninách odvozených od kyseliny trihydrogenfos­forečné

G anorganické sloučeniny O např.:

î tvoří základ apatitů = Ca5X(PO4)3 (x = F, Cl, OH)

G organické sloučeniny O např. v kostech, buňky … î biogenní prvek

• existuje se ve třech modifikacích O liší se stavbou a chemickou reaktivitou

O bílý fosfor

• základní jednotka – čtyřatomová molekula … P4
• velmi reaktivní, nestálý O způsobeno velmi malými úhly mezi jednotlivými atomy (velké pnutí) î uchovává se pod vodou
• samozápalný (v přítomnosti kyslíku hoří dobře i pod vodou)
• prudce jedovatý

O červený fosfor

• amorfní s polymerní strukturou
• méně reaktivní, stálejší
• nejedovatý
• k výrobě škrkátek u zápalek (spolu se skelným prachem a MnO2)

O černý fosfor

• nejméně reaktivní, nejstálejší
• kovový vzhled; vodivý

· ARSEN, ANTIMON & BISMUT O vzácné

3. VLASTNOSTI

• s rostoucím Z (směrem ˇ):
• klesá stálost sloučenin s oxidačním číslem V

reaktivita

kyselý charakter oxidů

• roste stálost sloučenin s oxidačním číslem III

kovový charakter

DUSÍK .

• vyskytuje se ve všech třech skupenstvích O za běžných podmínek – plyn
• bez barvy, bez chuti, bez zápachu
• málo rozpustný ve vodě; nehořlavý & hoření nepodporuje
• přepravuje/uchovává se:

1. v plynném stavu v ocelových lahvích se zeleným pruhem (pod tlakem 15 MPa)
2. v kapalném stavu ve speciálních tzv. Dewarových nádobách

• s většinou látek reaguje až při vyšších teplotách

· zahřátí s Si, B, Al & s2-prvky î vznik nitridů

4. PŘÍPRAVA & VÝROBA

DUSÍK .

1. Příprava

·

80° – 100° C

tepelný rozklad dusitanu amonného

NH4NO2 N2 + 2H2O

2. Výroba

· frakční destilace vzduchu

5. SLOUČENINY

DUSÍK .

Amoniak = čpavek … NH3

• oxidační číslo dusíku v amoniaku: III
• bezbarvý štiplavě páchnoucí plyn
• snadno zkapalnitelný (bod varu: –33,4 °C)
• tvar molekul – trojboká pyramida; jsou polární s jedním volným elektronovým párem na dusíku
• schopnost vázat proton î v reakcích má zásaditou povahu
• dobře rozpustný ve vodě O částečně s ní reaguje î vznik kationtu amonného

NH3 + H2O › NH4 + OH–

–

20 MPa, 400 °C

Fe

výroba: vysokotlaká katalyzovaná syntéza z prvků

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

• po kyselině sírové druhá nejvíce vyráběná sloučenina
• uvolňuje se z amonných solí silným hydroxidem

NH4Cl + NaOH › NH3 + NaCl + H2O

• v komplexotvorných reakcích je donorem elektronového páru
• využití:
• kapalné hnojivo
• výroba dusíkatých hnojiv, kyseliny dusičné (viz níže), amonných solí, umělého ledu, …
• k chemickým syntézám O výbušniny, vlákna, plasty, …
• chladící látka v chladících zařízeních (odebírá svému okolí skupenské teplo varu, aby vřel a tím se zkapalnil î ochlazuje okolí)

• amonné soli
• oxidační číslo dusíku v kationtu amonném: IV
• bílé krystalické látky
• dobře rozpustné ve vodě
• lehce těkavé
• za vyšších teplot se rozkládají
• vznik: protolytická reakce amoniaku s kyselinami

NH3 + HCl › NH4Cl

chlorid amonný = salmiak

Některé amonné soli

vzorec

název

použití

NH4Cl

chlorid amonný

v suchých článcích, při pájení

(NH4)2SO4

síran amonný

průmyslové hnojivo

NH4NO3

dusičnan amonný

průmyslové hnojivo (směs s CaCO3 = vápenatoamonný ledek), výroba třaskavin

(NH4)2CO3

uhličitan amonný

součást kypřících prášků

(NH4)2S

sulfid amonný

analytická chemie Õ důkaz některých kationtů

KYSLÍKATÉ SLOUČENINY dusíku

• oxidační číslo dusíku v jeho oxosloučeninách: I – V

· oxid dusný … N2O = rajský plyn

• anestetikum

· oxid dusnatý … NO & oxid dusičitý … NO2 (dimer … N2O4)

• NO je bezbarvý, NO2 má hnědočervenou barvu; ochlazením NO2 vzniká jeho dimer (projeví se to odbarvením)
• vznikají při redoxních reakcích dusíkatých sloučenin
• meziprodukty při výrobě kyseliny dusičné z amoniaku (viz výše)
• jedovaté
• složka výfukových plynů; podílejí se na vzniku kyselých dešťů

· kyselina dusičná … HNO3

• velmi silná kyselina; bezbarvá
• koncentrovaná O 68%
• působením světla se rozkládá (úplně disociuje) î uchovává se v tmavých nádobách

4HNO3 › 4NO2 + 2H2O + O2

oxid dusičitý

Õ zabarvuje roztok žlutě až červeně

• silné oxidační činidlo
• oxiduje (rozpouští) všechny kovy kromě zlata a platiny O ty se rozpouštějí v lučavce královské = směs koncentrované HNO3 & HCl v poměru 1:3

Cu + konc. 4HNO3 › Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

ušlechtilý kov → reaguje oxidačně (neprobíhá vytěsňování, tudíž NEvzniká vodík !!!)

• pozn. Fe, Cr & Al nereagují s koncentrovanou HNO3, reagují pouze se zředěnou
• pokud bychom je ponořili do koncentrované HNO3 vytvořila by se na jejich povrchu vrstvička oxidů bránící další reakci î pasivace kovu
• jejím působením žloutnou bílkoviny = xanthoproteino­vá reakce

• výroba kyseliny dusičné

a)

700 °C

Pt

dnes – katalytická oxidace amoniaku

zpět do výroby

? 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)

‚ 2NO(g) + O2(g) › 2NO2(g)

? 3NO2(g) + H2O(l) › 2HNO3(l) + NO(g)

(„ NH3(g) + HNO3(l) › NH4NO3(s))

2. dříve

NaNO3 + H2SO4 › HNO3 + Na2SO4

• využití:
• výroba hnojiv, výbušnin
• při organických syntézách
• v hutnictví …

• soli î DUSIČNANY = nitráty … Xn+(NO3)n
• vznikají reakci HNO3 s uhličitany, oxidy nebo hydroxidy kovů
• ledky O průmyslová hnojiva

· NaNO3 = chilský ledek

· KNO3 = draselný ledek

· NH4NO3 = amonný ledek

· Ca(NO3)2 = vápenatý ledek

FOSFOR .

KYSLÍKATÉ SLOUČENINY FOSFORU

· oxid fosforečný … P4O10

• vzniká spalováním fosforu: P4 + 5O2 › P4O10
• pevná bílá látka
• silně hygroskopická (pohlcuje vodu) î vysoušedlo
• s vodou reaguje za vzniku kyseliny trihydrogenfos­forečné

· kyselina trigydrogenfos­forečná … H3PO4

• vznik: P4O10 + 6H2O › 4H3PO4
• bezbarvá kapalina
• středně silná kyselina
• velmi stálá; nemá oxidační účinky
• zahříváním uvolňuje vodu î kondenzuje se na polyfosforečnou kyselinu
• využití:
• výroba průmyslových hnojiv
• povrchová úprava kovů
• trojsytná î tři řady solí:

· dihydrogenfos­forečnany … XH2PO4

· hydrogenfosofo­rečnany … X2HPO4

· fosforečnany … X3PO4

• ve vodě rozpustné jen: dyhydrogenfoso­forečnany s-prvků

fosforečnany s1-prvků

• nerozpustné fosforečnany lze působením silných kyselin převést na rozpustné
• v organismech jsou fosforečnanové ionty (zbytky) vázané na organické molekuly (např. v DNA, RNA, ATP)
• odštěpovaní fosforečnanového aniontu z ATP O uvolnění velké množství energie – vazby, které se štěpí = makroergické vazby
• využití:
• potravinářství
• změkčovadla
• součást čistících a pracích prostředků
• výroba léčiv

· fosforečná hnojiva

• příprava: rozklad přírodních fosforečnanů (apatity, fosfority …) silnou kyselinou

· superfosfát

• výroba: Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 › Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4

· hydrogenfosforečnan diamonný … (NH4)2HPO4

· dyhydrogenfos­forečnan draselný … KH2PO4

6. VYUŽITÍ

· DUSÍK

• ochranná (inertní) atmosféra při chemických reakcích O zabraňuje oxidaci kyslíkem
• surovina pro výrobu amoniaku
• biogenní prvek

· FOSFOR

• průmyslová surovina
• biogenní prvek
• světélkování = oxidace par zapáleného fosforu