Przeczytaj
Azotowce
pierwiastek | charakter pierwiastka |
---|---|
azot | niemetal |
fosfor | niemetal |
arsen | niemetal |
antymon | metal |
bizmut | metal |
Wraz ze wzrostem liczby atomowej wzrastają cechy metaliczne azotowców.
Azot
Pierwiastkiem rozpoczynającym grupę jest azot. Skroplenie azotu zostało dokonane po raz pierwszy kwietnia roku przez profesorów Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie – Zygmunta Wróblewskiego i Karola Olszewskiego. Azot można otrzymać w laboratorium m.in w wyniku łagodnego ogrzewania mieszaniny chlorku amonu (salmiaku) i azotynu sodu:
Inną metodą otrzymywania azotu jest termiczny rozkład dichromianu amonu. Metoda ta stosowana jest rzadziej ze względu na rakotwórcze właściwości dichromianu:
azot | związki azotu |
---|---|
zwykle występuje w postaci cząsteczek dwuatomowych | najczęściej spotykamy go w saletrach, np. – saletra amonowa, dawny konserwant |
najbardziej elektroujemnyelektroujemny azotowiec | we wszystkich aminokwasach w formie związanej |
gęstość mniejsza od powietrza | |
główny składnik powietrza |
Związki azotu
W środowisku powszechnie występują tlenki azotu:
Otrzymuje się go przez termiczny rozkład azotanu() amonu:
W laboratorium można go także otrzymać np. podczas reakcji rozcieńczonego kwasu azotowego() z metaliczną miedzią:
Bardzo łatwo reaguje z tlenem z powietrza, dając czerwonobrunatny, cięższy od powietrza dwutlenek azotu():
Tlenek azotu() jest tlenkiem o kwasowym charakterze chemicznym (reaguje z wodorotlenkami) i właściwościach kwasotwórczych – w reakcji z wodą tworzy kwas.
Choć atomom azotu, w tym tlenku, przypisuje się stopień utlenienia, to z formalnego punktu widzenia jeden z atomów azotu jest na stopniu utlenienia, a drugi na ., tlenek azotu() Ilustracja przedstawia wzór kreskowy tlenku azotu(). Atom tlenu posiadający dwie wolne pary elektronowe łączy się za pomocą wiązania podwójnego z atomem azotu, który to ma jeden niesparowany elektron zaznaczony kropką. Atom azotu łączy się ponadto za pomocą wiązania koordynacyjnego z drugim atomem tlenu posiadającym trzy wolne pary elektronowe. Tlenek azotu() jest czerwonobrunatnym i silnie trującym gazem, cięższym od powietrza (o większej gęstości). Tlenek ten jest rodnikiem. Tlenek azotu() jest tlenkiem o kwasowym charakterze chemicznym (w reakcji z daje azotan() i azotan() sodu) oraz wykazuje właściwości kwasotwórcze. Dimeryzuje do bezbarwnego :
W niższych temperaturach występuje , a w wyższych .
Tlenek azotu() ulega dysproporcjonowaniu:
Źródło: licencja: CC BY-SA 3.0, [online], dostępny w internecie: www.pl.wikipedia.org., tlenek azotu() Tlenek azotu() to ciało stałe o temperaturze sublimacji . Tlenek ten jest tlenkiem o kwasowym charakterze chemicznym, a w reakcji z wodą wykazuje właściwości kwasotwórcze. Jest to bezwodnik kwasu azotowego():
Rozkłada się w temperaturze pokojowej, tworząc tlen:
Azot tworzy również kwasy tlenowe, w których występuje na różnych stopniach utlenienia:
wzór | nazwa | stopień utlenienia azotu |
---|---|---|
kwas azotowy() | ||
kwas azotowy() | ||
kwas azotowy() |
Kwas azotowy() rozkłada się powoli. Brunatnieje na świetle, tworząc tlenek azotu():
Utlenia większość metali, prócz tych, które pasywują w jego obecności – np. glin w stężonym kwasie, ale także niektóre niemetale do ich tlenków i kwasów z wydzieleniem tlenku azotu():
lub
Metale, takie jak chrom, glin, w reakcji z kwasem, pokrywają się pasywną warstwą tlenku. Natomiast, w połączeniu z kwasem solnym – woda królewska reaguje nawet z metalami szlachetnymi.
Fosfor
Na skalę przemysłową fosfor otrzymuje się poprzez ogrzewanie w temperaturze ok. 1450°C mieszaniny fosforytów zawierających , koks i piasek:
pierwiastek fosfor | związki fosforu |
---|---|
zazwyczaj występuje w postaci cząsteczek czteroatomowych | ortofosforany(), które stanowią około ‑ związków fosforowych ogółem |
ma cztery odmiany alotropoweodmiany alotropowe (fosfor biały, fioletowy, czarny i czerwony) | polifosforany, będące składnikiem syntetycznych środków piorących |
fosfor biały to bezbarwne, miękkie ciało stałe, świeci w ciemności, silna trucizna, nierozpuszczalny w wodzie i alkoholu, najbardziej reaktywna odmiana | związki organiczne fosforu pochodzenia naturalnego, wchodzą w skład komórek organizmów, wirusów, witamin |
występuje w kościach jako ortofosforan() wapnia |
Odmiany alotropowe fosforu
Fosfor w stanie stałym występuje w kilku odmianach alotropowych. Należą do nich:
fosfor biały to woskowata substancja. Ta odmiana fosforu nie rozpuszcza się w wodzie, lecz w benzynie i dwusiarczku węgla. Występuje w postaci czteroatomowych cząsteczek .
fosfor czerwony, jak sama nazwa wskazuje, to substancja koloru ciemnoczerwonego, nietoksyczna i mniej reaktywna niż fosfor biały. Fosfor czerwony posiada łańcuchową strukturę, przypuszczalnie tworzącą się na skutek pękania niektórych wiązań w cząsteczkach .
fosfor fioletowy jest krystaliczną odmianą fosforu o skomplikowanej strukturze. Krystalizuje w układzie jednoskośnym. Fosfor fioletowy jest mało reaktywny i nie rozpuszcza się w żadnej substancji.
fosfor czarny ma szarą barwę i metaliczny połysk. Tym samym przypomina on grafit i podobnie jak on przewodzi prąd. Jest najbardziej trwałą odmianą fosforu. Posiada strukturę warstwową, w której każdy atom fosforu powiązany jest z trzema sąsiednimi atomami.
Związki fosforu
Fosfor tworzy kilka tlenków: i . Są to bezwodniki kwasowebezwodniki kwasowe. Tlenek to biała substancja stała o higroskopijnych właściwościach, stosowana jako środek osuszający.
Podobnie jak azot, fosfor tworzy kwasy tlenowe, w których występuje na różnych stopniach utlenienia. Warto zaznaczyć, że fosfor, spośród wszystkich azotowców, tworzy najwięcej kwasów. Najważniejszą z punktu widzenia szkolnego jest reakcja otrzymywania kwasu ortofosforowego():
wzór | nazwa | formalny stopień utlenienia |
---|---|---|
kwas fosforowy() | ||
kwas metafosforowy() | ||
kwas pirofosforowy() | ||
kwas ortofosforowy() | ||
kwas metafosforowy() | ||
kwas pirofosforowy() | ||
kwas ortofosforowy() |
Pozostałe azotowce
Arsen ma aktywność mniejszą od fosforu. Metaliczny arsen uzyskuje się głównie na sposoby:
poprzez rozkład arsenopirytu lub lelingitu w temperaturze -;
poprzez redukcję arszeniku węglem lub tlenkiem węgla.
Arsen występuje w produktach pochodzącyh z ryżu surowego, czyli m.in. mleku ryżowym, waflach ryżwoych czy chrupkach ryżowych.
Arszenik (tlenek arsenu()) to silnie trujący związek (), który nie ma wyczuwalnego zapachu ani smaku. Znany jest co najmniej od wieku.
Antymon ma cztery odmiany alotropoweodmiany alotropowe: żółty, srebrzystobiały antymon metaliczny, antymon czarny i antymon wybuchowy.
Bizmut, wprowadzony do stopu metali, znacznie zmniejsza jego temperaturę topnienia. Ma on tylko jedną odmianę alotropową o strukturze warstwowej.
Tlenki i kwasy tlenowe arsenu, antymonu i bizmutu:
tlenek arsenu() – , tlenek amfoteryczny, czyli arszenik, silna trucizna;
tlenek arsenu() – , tlenek kwasowy;
tlenek antymonu() – , tlenek kwasowy;
tlenek antymonu() – , tlenek zasadowy;
tlenek bizmutu() – to tlenek zasadowy, który przechodzi w wodorotlenek .
słabo rozpuszcza się w wodzie, tworząc amfoteryczny, słaby kwas arsenowy():
Związki azotowców z wodorem
Azot, w odróżnieniu od pozostałych azotowców, tworzy szereg różnych związków z wodorem, w których występuje na różnych stopniach utlenienia. Azot z wodorem tworzy m.in. amoniak (, , katalizator – /):
Amoniak jest gazem o mocnym zapachu. Ma mniejszą gęstość od powietrza, łatwo ulega skraplaniu. Stosuje się go w chłodziarkach.
W wodzie amoniak tworzy słabą zasadę amonową, łatwo reagującą z kwasami:
Innym związkiem azotu z wodorem jest azotowodór (), inaczej kwas azotowodorowy. W warunkach normalnych to bezbarwna, lotna i toksyczna ciecz o właściwościach silnie wybuchowych. Kwas azotowodorowy otrzymuje się m.in. poprzez reakcję amoniaku z podtlenkiem azotu:
Sole amonowe, np. (salmiak), pod wpływem zasad, albo temperatury, wydzielają amoniak:
Amoniak, z jonami pierwiastków bloku d, tworzy kationy kompleksowe o barwach:
niebieskiej (z kationami albo );
żółtej (z kationami albo );
brunatnej (z kationami albo ).

Wodorki pozostałych azotowców można otrzymać w reakcji odpowiednich soli z kwasem solnym:
Arsenowodór to silna trucizna, która ma zapach podobny do czosnku, a pod wpływem temperatury rozkłada się zgodnie z równaniem:
Jest to tzw. próba lustra arsenowego (próba Marscha), używana w kryminalistyce do wykrywania otrucia związkami arsenu. Metoda ta polega na redukcji wodorem związku zawierającego arsen, przez działanie kwasem chlorowodorowym na cynk. Metoda ta jest na tyle czuła i dokładna, że umożliwia analizę bardzo małych ilości tego pierwiastka. W wyniku redukcji związków arsenu z roztworu wydziela się gazowy arsenowodór, który tworzy tzw. lustro arsenowe, rozpuszczalne w roztworach chloranu() sodu () lub nadtlenku wodoru. Cecha ta umożliwia odróżnienie go od lustra antymonowego, które powstaje w takich samych warunkach, jednak nie rozpuszcza się w tych roztworach.
Słownik
mieszanina stężonych kwasów i o stosunku objętościowym
reakcja, w której jedna część atomu pierwiastka ulega redukcji, a druga część utlenieniu; reakcje dysproporcjonowania przebiegają z przeniesieniem elektronu, w których jedno indywiduum chemiczne (pierwiastek, jon lub związek chemiczny) ulega jednoczesnej przemianie chemicznej do dwóch różnych produktów
zdolnosć atomu do przyciągania elektronów
odmiany tego samego pierwiastka chemicznego, różniące się właściwościami fizycznymi i chemicznymi, np. strukturą krystaliczną lub liczbą atomów w cząsteczce
tlenki pierwiastków niemetalicznych, dające w reakcji z wodą odpowiednie kwasy
minerał salmiak rodzimy, czyli sól kwasu solnego i amoniaku; stosowany jako lek wykrztuśny, składnik szamponu, dodatek do paszy, elektrolit w ogniwach galwanicznych
pierwiastki chemiczne, które mają własności pośrednie między metalami i niemetalami (obecnie stosowanie pojęcia „półmetale” jest niezalecane i odchodzi się od niego); do pierwiastków tych zalicza się: antymon, arsen, bizmut, bor, german, krzem, selen, tellur i polon oraz czasami także glin i astat, a w niektórych opracowaniach węgiel oraz fosfor. Zaliczanie polonu i astatu do półmetali jest krytykowane, gdyż polon wykazuje typowe właściwości metalu, a astat – niemetalu
Bibliografia
Kaczyński J., Czaplicki A., Chemia ogólna, Warszawa 1974.
Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 1987.