氮族元素之家课件

氮族元素之家氮族元素之家LOREM IPSUM DOLOR 氮族元素（Nitrogen group）是元素周期表A 族的所有元素，包括氮（N）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、铋（Bi）和Uup共计六种，这一族元素在化合物中可以呈现-3，+1,+2,+3,+4,+5等多种化合价，他们的原子最外层都有5个电子。氮磷砷分组氮族家庭成员：氮：氮元素的存在：氮元素的存在：单 质：氮气，占大气体积的78%，总质量的75%化合物：无机物（硝酸盐、铵盐、氮的氧化物）有机物（蛋白质、核酸）物理性质：物理性质：标况下，密度=1.25g/L（比空气略小，但相近，只能用排水法收集）沸点：-195.8 无色液体（液氮）难液化 熔点：-209.86 雪状固体 难溶于水（1：0.02）氮分子的结构：氮分子的结构：分子式：N2 电子式：结构式：化学性质：与H2反应：与O2反应：与金属反应：用途 1、利亚N2的稳定性（化学性质不活泼）：代替稀有气体作焊接金属时的保护气，充填灯泡，防止钨丝氧化，减慢钨丝的挥发，充氮包装，食品保鲜。2、利用液氮的低温：深度冷冻物质，提供超导材料的工作环境 保存待移植的活 性器官 冷冻麻醉开刀。3、利用一定条件下的反应：合成氨、制硝酸、氮肥、炸药、塑料、药品、染料等氮的氢化物氮的氢化物 铵的制备：氨气性质：氨气性质：物理性质：无色、刺激性气味、气体 比空气轻，标况下，密度=0.771g/L 易液化，成无色液体，放出大 量的热（常温冷却到-33.5、常 温 加 压 到 700-800kPa,液氨气化时要吸 收大量热，能使周围温度剧降制 冷剂.金金属属钠钠的的液液氨氨溶溶液液放放置置时时,缓缓慢慢地地释释放放出出H2,蓝蓝色色消消褪褪,蒸蒸发褪色后的溶液得白色固体发褪色后的溶液得白色固体NaNH2.金金属属-液液氨氨溶溶液液(含含氨氨合合电电子子)具具有有强强还还原原性性,使使某某些些离离子子、配配离子中的金属还原为低价态离子中的金属还原为低价态:氨氨 参参 与与 的主要的主要 化化 学学 反反 应应 配 位 反 应 :NH3 是Lewis碱 F3B+:NH3 =F3B:NH3 NH3 +HCl NH4Cl 氧化还原反应：氧化还原反应：NH3 具有还原性具有还原性在高温下在高温下,NH3 能将某些氧化物、氯化物还原能将某些氧化物、氯化物还原:取取代代反反应应：NH3中中的的3个个H可可被被某某些些原原子子或或原原子子团团取取代代,生生成成-NH2(氨基化物氨基化物)、=NH(亚胺化物亚胺化物)和和 N(氮化物氮化物).2NH3+3CuO =N2+3Cu+3H2O 6CuCl2+2NH3=6CuCl+N2+6HCl 许多重金属的氨基化物、亚胺化物和氮化物许多重金属的氨基化物、亚胺化物和氮化物 易爆炸易爆炸,如如Ag(NH3)2+溶液放置会转化为爆炸性的溶液放置会转化为爆炸性的Ag2NH和和Ag3N.反应反应(1),(2)和和(3)称为氨称为氨 解反应，解反应，氨解反应和水解反解反应和水解反应类似应类似,属于取代反应属于取代反应 铵盐铵盐铵铵盐盐一一般般为为无无色色晶晶体体,绝绝大大多多数数易易溶溶于于水水.铵铵盐盐在在晶晶型型、颜颜色色、溶溶解解度度等等方方面面都都与与相相应应的的钾钾盐盐和和铷铷盐盐类似类似.离离 子子 NH4+K+Rb+r/pm 143 133 148分类：分类：a.挥发性非氧化性酸铵盐挥发性非氧化性酸铵盐:NH3 和相应的酸和相应的酸 b.非挥发性非挥发性,非氧化性酸铵盐非氧化性酸铵盐:NH3 和相应的酸或酸式盐和相应的酸或酸式盐.c.氧化性酸铵盐氧化性酸铵盐:分解产生的氨被氧化成分解产生的氨被氧化成N2或或N2O.氨的主要用途氨的主要用途 氨氨是是其其它它含含氮氮化化合合物物的的生生产产原原料料,例例如如制制造造硝硝酸酸及及其其盐盐.氨氨盐盐都都可可以以作作为为化化肥肥.氨氨是是有有机机合合成成工工业业的的重重要要原原料料,例例如如用用于于尿尿素素、染染料料的的生产生产.联氨联氨/肼肼 N2H4 N2H4可可视视为为NH3分分子子中中的的一一个个H原原子子被被-NH2 取取代代后后的的衍衍生生物物.N采采取取sp3 杂杂化化,每每个个N上上有有一一个个孤孤电电子子对对,具具有有配配位位能能力力.每每个个N原原子子的的氧氧化化态态为为-2.这这种种结结构构使使联联氨氨显显出出弱弱碱碱性性、配配位位性性、较较高高活活性和氧化还原性性和氧化还原性.N2H4的性质的性质 纯纯净净的的 N N2 2H H4 4 室室温温下下为为无无色色发发烟烟液液体体,具具有有高高度度吸吸湿湿性性 ;m.pm.p.275K,.275K,b.pb.p.387K;.387K;联联氨氨是是良良好好的的极极溶溶剂剂,许许多多盐盐能能溶溶解解在在液液态的联氨中态的联氨中.N N2 2H H4 4是二元碱是二元碱,碱性比氨弱碱性比氨弱 热稳定性较差热稳定性较差 N2H4(aq)+H2O N2H5+(aq)+OH-K=8.710-7 N2H5+(aq)+H2O N2H62+(aq)+OH-K=1.910-14 纯的联氨和其水溶液动力学上是稳定的纯的联氨和其水溶液动力学上是稳定的,热热 力学上是力学上是不稳定的不稳定的:氧化还原性氧化还原性 联联氨氨在在酸酸性性介介质质具具有有较较强强的的氧氧化化性性,但但因因动动力力学学原原因因,没没有有实实际际意意义义;碱碱性性介介质质中中具具有有较较强强的的还还原原性性,通通常常认认为为联联氨是一个强还原剂氨是一个强还原剂.配位作用配位作用 用用一一个个N N原原子子向向过过渡渡金金属属配位形成单核配位配位形成单核配位 化化合合物物:Pt(NHPt(NH3 3)2 2(N(N2 2H H4 4)2 2ClCl2 2 ,CoCo(N(N2 2H H4 4)羟羟 胺胺 NH2OH NHNH2 2OHOH可可视视为为NHNH3 3中中的的一一个个H H 被被-OH-OH所所取取代代后后的的衍衍生生物物.羟羟胺胺分分子子中中N N原原子子采采取取spsp3 3杂杂化化成成键键,含含有有一一对对孤孤电电子子对对,氧氧化化态态为为-1.-1.主要性质主要性质:弱碱性、配位性、氧化还原性弱碱性、配位性、氧化还原性.弱碱性：碱性、配位能力弱碱性：碱性、配位能力 氮的含氧化合物氮的含氧化合物氮的含氧化合物 ：N2O,NO,N2O3,NO2,N2O4 ,N2O5(s)一氧化氮一氧化氮 NO NO是一个奇电子分子是一个奇电子分子,具有顺磁性具有顺磁性;其氧化其氧化 态为态为+2,具有氧具有氧化还原性化还原性;N 和和 O 原子上具有孤对电子原子上具有孤对电子,具有一定的配位能力具有一定的配位能力.NONO是无色气体是无色气体,微溶于水。微溶于水。NONO是是热热力力学学不不稳稳定定的的吸吸热热化化合物合物 NONO的的分分解解反反应应在在动动力力学学上上是是惰惰性性的的,常常温温常常压压NONO是是较较稳稳定定的的,高温下分解成高温下分解成N N2 2 和和O O2 2.NO NO 的生理作用的生理作用 研研究究表表明明NONO是是生生物物系系统统中中对对神神经经传传递递起起关关键键作作用用、高高活活性的简单分子性的简单分子.二氧化氮二氧化氮 NO NO2 2和四氧化二氮和四氧化二氮 N N2 2O O4 4 N:价价电电子子2s22p3,采采取取sp2杂杂化化形形成成2个个 键键.剩剩余余1个个p轨轨道道可可以以和和 2 个个 O 平平行行的的 p 轨道形成离域轨道形成离域键键.五氧化二氮五氧化二氮N2O5 N N2 2O O5 5 是是强强氧氧化化剂剂,在在高高于于室室温温时时易易发发生生爆爆炸炸性性分分解解,生成生成NONO2 2 和和O O2 2.N N2 2O O5 5 室温下是白色固体室温下是白色固体,硝酸和硝酸盐硝酸和硝酸盐氮氮 的的 卤卤 化化 物物氮氮和和卤卤素素形形成成的的二二元元化化合合物物:NX:NX3 3 (X=X=F,Cl,Br,I F,Cl,Br,I),N N2 2F F2 2 ,N,N2 2F F4 4等及其衍生物等及其衍生物.常常温温下下,NF,NF3 3不不与与水水、稀稀酸酸或或稀稀碱碱作作用用;通通常常在在250300250300时时才才表表现现出出它它的的化化学学活活性性,是是强强氧氧化化剂剂和和氟氟化化剂剂;但但7070时时就就能能与与AlClAlCl3 3 迅迅速速反反应应:NCl:NCl3 3 常常温温下下是是淡淡黄黄色色油油状状液液体体,具具有有刺刺激激性性臭臭味味;分分子子具具有有三三角角锥锥形形结结构构;为为低低极极性性分分子子,在在非非极极性性溶溶剂中的溶解度比极性溶剂中大。剂中的溶解度比极性溶剂中大。磷是一种化学元素，处于元素周期表的第三周期、第VA族。磷有白磷、红磷、黑磷三种同素异构体。磷存在与人体所有细胞中，是维持骨骼和牙齿的必要物质，几乎参与所有生理上的化学反应。磷还是使心脏有规律地跳动、维持肾脏正常机能和传达神经刺激的重要物质。化学性质：化学性质：白白磷磷在在空空气气中中燃燃烧烧：白白磷磷同同潮潮湿湿空空气气接接触触时时发发生生缓缓慢慢氧氧化化作作用用,部部分分能能量量以以光光能能形形式式放放出出,使使白白磷磷在在暗暗处处能能发发光光.磷磷光光现现象象 或或称称 冷焰冷焰 绿光绿光 在碱性介质中歧化在碱性介质中歧化 ：磷 化 氢 的 性 质 PH3 是一种无色、大蒜气味的剧毒气体;纯的PH3 在空气中的自燃点约为150:PH3 在水中的溶解度远小于氨;其碱性比氨 弱得多:Kb10-28,这是由于 P 的原子半径较大,PH3与H+的结合能力较 NH3的弱得多,不易形成PH4+(鏻,phosphoniun)盐:磷的氧化物磷的氧化物P P4 4O O6 6的性质的性质 P P4 4O O6 6白色易挥发的蜡状晶体白色易挥发的蜡状晶体,强毒性强毒性,易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂P P4 4O O1010的结构的结构 P P4 4O O6 6 分分子子中中每每个个P P上上有有一一个个孤孤电电子子对对,可可向向O O原原子子空空的的P P轨轨道道配配位位,形形成成配配键键;还还形形成成了了d-pd-p配配键键.即即在在 P P4 4O O6 6 分分子子中中每每个个 P P 上上增增加加1 1个个端端基基O,O,形成形成P P4 4O O1010;P;P与端基与端基O O的化学键可视为双键的化学键可视为双键.P4O10 的 性 质P4O10 是白色雪花状晶体,低于 熔点温度时升华.P4O10 和H2O的亲和力极强,是最强的化学 干燥剂.磷磷 的的 含含 氧氧 酸酸 及及 其其 盐盐磷的卤化物和硫化物磷的卤化物和硫化物砷、锑、铋砷、锑、铋 砷 分 族 的 次 外 层 为(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10,它们 的阳离子为18e-或(18+2)e-结构,有较强的极化作用和变形性,都是亲硫元素，自然界中常以硫化物形式存在。氧化态+3的化合物大部分是共价型的,+5氧化态的化合物都是共价型的.砷分族单质的性质砷分族单质的性质砷砷、锑锑、铋铋的的熔熔点点较较低低,随随着着半半径径增增大大,金金属属键键减减弱弱,熔熔点点依次降低依次降低.锑锑、铋铋其其固固体体的的导导电电性性、导导热热性性比比相相应应元元素素液液态态的的导导电电、导热性差导热性差.说明其熔融态比固态的属特征更为显著说明其熔融态比固态的属特征更为显著.常常温温下下砷砷、锑锑、铋铋在在水水和和空空气气中中较较稳稳定定,不不和和非非氧氧化化性性稀稀酸酸作用作用,但与硝酸和王水等反应但与硝酸和王水等反应.砷、锑、铋的含氧化合物砷、锑、铋的含氧化合物砷砷 分分 族族 的的 硫硫 化化 物物