Общая характеристика VA группы Периодической системы.
H
|
|
|
|
|
|
|
He
|
Li
|
Be
|
B
|
C
|
N
|
O
|
F
|
Ne
|
Na
|
Mg
|
Al
|
Si
|
P
|
S
|
Cl
|
Ar
|
K
|
Ca
|
Ga
|
Ge
|
As
|
Se
|
Br
|
Kr
|
Rb
|
Sr
|
In
|
Sn
|
Sb
|
Te
|
I
|
Xe
|
Cs
|
Ba
|
Tl
|
Pb
|
Bi
|
Po
|
At
|
Rn
|
Fr
|
Ra
|
|
|
|
|
|
|
Как меняются неметаллические свойства сверху вниз по VA группе?
Как меняются металлические свойства сверху вниз по VA группе?
Запишите в виде sxpy электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня элементов VA группы.
Мышьяк и сурьма имеют разные аллотропные модификации: как с молекулярной, так и с металлической кристаллической решеткой. Однако на основании сравнения устойчивости катионных форм (As3+, Sb3+) мышьяк относят к неметаллам, а сурьму к металлам.
Какие степени окисления устойчивы для элементов VA группы?
Изобразим электронную конфигурацию s2p3 графически:
Если атом отдаст только р-электроны, то приобретет степень окисления +3 (NF3).
Если атом отдаст все 5 электронов внешнего уровня, то приобретет степень окисления +5 (N2O5).
Если атом примет 3 электрона, чтобы дополнить свой внешний уровень до электронной конфигурации инертного газа, то приобретет степень окисления -3 (NH3).
Если атом не отдает и не принимает электроны (т.е. образует только неполярные связи, например, в простом веществе), то его степень окисления 0 (N2).
От азота к висмуту (с уменьшением неметаллических свойств):
уменьшается устойчивость отрицательной степени окисления (-3) (м. свойства водородных соединений)
уменьшается устойчивость высшей положительной степени окисления (+5)
увеличивается устойчивость низкой положительной степени окисления (+3)
Висмут – металл. Единственная устойчивая степень окисления в соединениях висмута +3. Желтый оксид и белый гидроксид висмута (III) нерастворимы в воде и проявляют слабые основные свойства. Известно множество солей висмута. Катион Bi3+ в растворах неокрашен, но с некоторыми анионами образует характерные осадки: черный BiI3, черный Bi2S3.
При окислении Bi(OH)3 в сильнощелочной среде можно получить висмутаты (например, желтый NaBiO3, красно-фиолетовый KBiO3) – соли несуществующей висмутовой кислоты:
Bi(OH)3 + 3KOH + K2S2O8 = KBiO3 + 2K2SO4 + 3H2O
Висмутаты – очень сильные окислители, сильнее, чем перманганаты.
Могут ли элементы VA группы проявлять другие степени окисления? Если нет, дайте обоснование своему мнению. Если да, приведите примеры.
Свойства оксидов и гидроксидов элементов VА группы
Элементы
|
кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов
|
растворимость оксидов и гидроксидов в воде
|
кислотный
|
амфотерный
|
основный
|
несолеобразующий
|
растворим
|
малорастворим
|
нерастворим
|
N(V)
|
|
|
|
|
|
|
|
P(V)
|
|
|
|
|
|
|
|
As(V)
|
|
|
|
|
|
|
|
Sb(V)
|
|
|
|
|
|
|
|
Элементы
|
кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов
|
растворимость оксидов и гидроксидов в воде
|
кислотный
|
амфотерный
|
основный
|
несолеобразующий
|
растворим
|
малорастворим
|
нерастворим
|
N(III)
|
|
|
|
|
|
|
|
P(III)
|
|
|
|
|
|
|
|
As(III)
|
|
|
|
|
|
|
|
Sb(III)
|
|
|
|
|
|
|
|
Bi(III)
|
|
|
|
|
|
|
|
Свойства водородных соединений элементов VA группы
Элемент
|
N
|
P
|
As
|
Sb
|
Bi
|
Водородные соединения
|
NH3
(N2H4, N2H2)
|
PH3
(P2H4)
|
AsH3
|
SbH3
|
BiH3
|
Названия водородных соединений
|
аммиак
(гидразин, диимин)
|
фосфин
(дифосфин)
|
арсин
|
стибин
|
висмутин
|
Уменьшается многообразие
Падает устойчивость*
Растут восстановительные свойства**
Уменьшаются основные свойства***
* NH3 стабилен, не горит на воздухе
РН3 стабилен, но легко загорается
AsH3 и SbH3 при нагревании легко разлагаются на простые вещества
BiH3 разлагается на простые вещества при комнатной температуре
** NH3 загорается в атмосфере кислорода при высоких температурах и окисляется до N2. В присутствии катализатора идет окисление кислородом воздуха до NO.
РН3 легко воспламеняется и сгорает до Р2О5 (оксид фосфора тут же реагирует с другим продуктом горения – водой, образуя кислоту).
Каковы степени окисления азота и фосфора в продуктах окисления их водородных соединений? Составьте уравнения упомянутых выше реакций, расставьте коэффициенты методом электронного баланса.
*** Основные свойства водородных соединений элементов VA группы обусловлены наличием неподеленной электронной пары у центрального атома. Атом может предоставить эту электронную пару для образования связи, например, с ионом водорода по донорно-акцепторному механизму:
В водном растворе аммиак взаимодействует с ионом водорода, образующимся при диссоциации воды:
NH3 + H+ NH4+
NH3 + H2O NH4+ + OH-
В результате водный раствор аммиака приобретает щелочную среду.
С кислотами аммиак образует устойчивые соли аммония:
NH3 + H2SO4 = NH4HSO4 гидросульфат аммония
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 сульфат аммония
От аммиака к висмутину основные свойства уменьшаются:
Фосфин (практически нерастворимый в воде) образует соли фосфония только с наиболее сильными кислотами: PH4ClO4, PH4I. Эти соли нестойки и разрушаются под действием воды.
Арсин и стибин не образуют солей арсония и стибония. Однако получены соли аналогичных органических катионов тетраалкиларсония и тетраалкилстибония: AsR4+, SbR4+. Для висмутина такие соединения не существуют.
Электроотрицательность азота – третья по величине (после фтора и кислорода). Поэтому в водородных соединениях азота существует дополнительное межмолекулярное связывание – водородная связь. Из-за водородной связи аммиак, подобно воде, имеет более высокие температуры плавления и кипения, чем следует из экстраполяции данных для других водородных соединений, и завышенное значение удельной теплоемкости.
Рассмотрите график. Какое водородное соединение из изображенных на графике имеет самую высокую температуру кипения? Вспомните, у какого вещества в ряду Н2О – Н2Те максимальна температура кипения. В каком соединении водородные связи прочнее – в аммиаке или в воде? На основании чего можно сделать такой вывод?
Достарыңызбен бөлісу: |