• 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 Õ patří mezi nepřechodné prvky
•  

• dusík … N Õ nekov; plyn
• fosfor … P Õ nekov

• pevné látky

  arsen … As Õ polokov

• antimon … Sb Õ polokov
• bismut … Bi Õ kov

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

• OBECNÁ CHARAKTERISTIKA

 

Název		Chemická značka	Protonové číslo	Elektronová konfigurace	Elektro-negativita	Relativní atomová hmotnost	Teplota (°C)		Oxidační číslo
český	latinský						tání	varu	kladné	záporné
Dusík	Nitrogenium	N	7	[2He] 2s2 2p3	3,1	14,01	-210,0	-195,8	I – V	–III až –I
Fosfor	Phosphorum	P	15	[10Ne] 3s2 3p3	2,1	30,97	44,1	280,0	III, V	–III
Arsen	Arsenium	As	33	[18Ar] 3d10 4s2 4p3	2,2	74,92	816,0	615,0	III, V	–III
Antimon	Stibium	Sb	51	[36Kr] 4d10 5s2 5p3	1,8	121,75	630,7	1380,0	III, V	–III
Bismut	Bismuthum	Bi	83	[54Xe] 4f14 5d10 6s2 6p3	1,7	208,98	271,4	1564,0	III, V	L

 

• VÝSKYT v přírodě

• DUSÍK
• volný (nevázaný ve sloučeninách) Õ 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)
•  

• vázaný ve sloučeninách

• anorganické sloučeniny

 

• často vznikají činností mikroorganismů
• např.:

• dusičnany

• NaNO₃ = chilský ledek

• amoniak = čpavek … NH₄

• oxidy dusíku

• organické sloučeniny Õ např. v bílkovinách, baze nukleových kyselin, … î biogenní prvek

 

•  

• FOSFOR

 

• v přírodě pouze ve sloučeninách odvozených od kyseliny trihydrogenfosforečné

• anorganické sloučeniny Õ např.:

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

• organické sloučeniny Õ např. v kostech, buňky … î biogenní prvek

 

•  

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

• bílý fosfor
• základní jednotka – čtyřatomová molekula … P₄
• velmi reaktivní, nestálý Õ 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
• •  

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

• černý fosfor
  • nejméně reaktivní, nejstálejší
  • kovový vzhled; vodivý
  •  

• ARSEN, ANTIMON & BISMUT Õ vzácné

 

• VLASTNOSTI

 

• s rostoucím Z (směrem ↓):
• klesá stálost sloučenin s oxidačním číslem V                                 kyselý charakter oxidů
•                                  reaktivita
• roste stálost sloučenin s oxidačním číslem III
• DUSÍK .
•                                 kovový charakter

• vyskytuje se ve všech třech skupenstvích Õ za běžných podmínek – plyn

• bez barvy, bez chuti, bez zápachu

• málo rozpustný ve vodě; nehořlavý & hoření nepodporuje

• přepravuje/uchovává se:

• v plynném stavu v ocelových lahvích se zeleným pruhem (pod tlakem 15 MPa)

• 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

 

• PŘÍPRAVA & VÝROBA DUSÍK .
• Příprava

 

1.  

• 80° – 100° C

  tepelný rozklad dusitanu amonnéhoNH₄NO₂                 N₂ + 2H₂O

•  

• Výroba

• frakční destilace vzduchu

 

•  

• SLOUČENINY DUSÍK .

 

2.  

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 Õ částečně s ní reaguje î vznik kationtu amonného
• NH₃ + H₂O → NH₄ + OH^–

• 20 MPa, 400 °C   Fe

  výroba: vysokotlaká katalyzovaná syntéza z prvkůN₂^(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 Õ 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 kyselinamiNH₃ + 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 Õ 68%
• působením světla se rozkládá (úplně disociuje) î uchovává se v tmavých nádobách Õ zabarvuje roztok žlutě až červeně
•  
•    oxid dusičitý
• 4HNO₃ → 4NO₂ + 2H₂O + O₂
• silné oxidační činidlo
• oxiduje (rozpouští) všechny kovy kromě zlata a platiny Õ ty se rozpouštějí v lučavce královské = směs koncentrované HNO₃ & HCl v poměru 1:3Cu + 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

1. 700 °C Pt

   dnes – katalytická oxidace amoniaku

   zpět do výroby

      4NH₃^(g) + 5O₂^(g)           4NO^(g) + 6H₂O^(g)‚   2NO^(g) + O₂^(g) → 2NO₂^(g)ƒ   3NO₂^(g) + H₂O^(l) → 2HNO₃^(l) + NO^(g)(„   NH₃^(g) + HNO₃^(l) → NH₄NO₃^(s))

2.  

• dříve 

 

1. 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 Õ 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 Õ 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

• VYUŽITÍ

• DUSÍK

 

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

• FOSFOR

 

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