无机化学-氮族元素

BCN Al Si P Ga Ge As In Sn Sb Tl Pb Bi
ns2np1~3
ns2(n-1)d10np1~3 6s24f145d106p1~3
ns和np的钻穿效应差异增大,6s电子被稳定.
1.惰性电子对效应 同族元素自上而下，低氧 化态物质比高氧化态物质稳定的现象。
2.电离能
元素(二） Li Be B C N O F
B 取代反应 :
NH2
NH
N
氨基
亚氨基
氮化物
NaNH2
Ag2NH
Li3N
2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑（623K）
C 还原反应
4NH3+3O2（纯）=6H2O+2N2 空气中不燃烧
4NH3+5O2
Pt 800-1000℃
4NO+6H2O
2.铵盐
r(NH4+)=148pm ;r(Rb+)=148pm ;r(K+)=1 33pm
难挥发酸 (H2SO4，H3PO4)
（NH4）2SO4=NH3↑+NH4HSO4 (NH4)3PO4=3NH3↑+H3PO4
氧化性酸
NH4NO2=N2↑+2H2O NH4NO3=N2O↑+2H2O=N2↑+1/2O2↑ +2H2O 2NH4CIO4=CI2↑+2O2↑+N2↑+4H2O (NH4)2Cr2O7 =N2↑+Cr2O3+4H2O
蒸发热.(?) 介电常数大，溶解度大。
2NH3(l)
NH4++NH2-xNH3(l)+Na
Na++е（NH3）x-
液氨能溶解碱金属、Ca、Sr、Ba等生成兰色溶液。将溶液蒸 干，就可得到原来的金属。氨合电子是金属液氨溶液显兰色的 原因，也是它具有强还原性和导电性的根据。
⑷化性
A 加合反应 : NH3·H2O ; NH3·H+ ; Ag(NH3)2+ ; * CaCL2·8NH3 ; Cu(NH3)42+
共价、离子半径
依次增大
第一电离能 (kJ·mol-1) 1402.3 1011.8 944 831.6 703.3
电负性
3.04 2.19 2.18 2.05 2.02
（非）金属性 非金属 准金属 金属
本族元素特点：
P→Bi +Ⅴ氧化态的氧化性依次增强，即稳定性减弱； +Ⅲ氧化态的还原性依次减弱，即稳定性增强。 H3PO4非常稳定；NaBiO3+Mn2+→Bi（Ⅲ） +MnO4H3PO3有较强的还原性， BiCI3稳定 As、Sb : +Ⅲ +Ⅴ
电负性较小的Sb、Bi能形成部分氧化数为 +3的离子化合物Sb2(SO4)3;Bi(NO3)3.但金属 性很弱，溶液中强烈水解，阳离子是SbO+， BiO+，无游离的Sb3+，Bi3+。
SbCl3+H2O→SbOCl↓+2HCI
百度文库
§15-2 氮和它的化合物
一、氮的成键特征和价键结构 二、氮元素的氧化态-吉布斯自由能图 三、氮在自然界的分布和单质氮 四、氮的氢化物 五、氮的含氧化物 六、氮的卤化物
4、制备 工业分馏液态空气：少量的O2可通过红热的铜丝或CrCl2除 去，痕量水用P2O5吸收。 实验室：NH4Cl（饱和）+NaNO2→NH4NO2+NaCl
NH4NO2→N2↑+2H2O (NH4)2Cr2O7=N2↑+Cr2O3+4H2O (火山爆发） 8NH3+3Br2(aq)=N2↑+6NH4Br * 2NH3+3CuO= N2↑+3H2O+3Cu（除N2中的NH3）
第十五章 氮族元素
§15-1 氮族元素的通性 §15-2 氮和它的化合物 §15-3 磷和它的化合物 §15-4 砷、锑、铋 §15-5 盐类的热分解
§15-1 氮族元素的通性
元素符号
N P As Sb Bi
价电层结构 2s22p3 3s23p3 4s24p3 5s25p3 6s26p3
主氧化数 -3→+5 -+33，,++15，-3，+5+3，+3,+5 +3,+5
电离能(I1)
520
900
801
1086
140 2
131 4
168 1
元素（三） Na Mg AL Si P S CL
电离能(I1)
496 738 578
787
101 100 125 201
3.易形成共价化合物
N、P半径较小，可形成少数氧化数为-3的 固态离子化合物。Li3N ; Ca3P2 ; Mg3N2等， 但遇水强烈水解，溶液中无N3-，P3-离子。
[KK(2s )2 (*2s )2 (2py )2 (2pz )2 (2p )2 ]
3、性质 ⑴与非金属反应 ⑵ 与金属反应
高温、高压
N2+3H2
催化剂
2NH3
N2+O2 放电 2NO
ⅠA 6Li+N2=2Li3N(常温），余不直接作用。
ⅡA 3Ca+N2=Ca3N2 （加热）
B、Al 白热条件 2B+N2=2BN（大分子化合物）
化学模拟生物固氮
四、氮的氢化物
1、氨
⑴制备
高温、高压
N2+3H2
催化剂
2NH3
2NH4 Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O
(NH4)2SO4+CaO=CaSO4+2NH3↑+H2O
N
H
H
氮化物水解：
H
Mg同3族N2氢+化6H物2O中=N3HM3具g(有OH最)高2↓的+2溶N沸H点3↑ 、凝固点、熔解热、
一、氮的成键特征和价键结构
氮原子的成键特征和价键结构
结构基础 杂化态 σ键 π键 孤电子对 分子形态 化合物举例
共N
sp3
40 30
0 1
正四面体 NH4+ 三角锥 NH3、NF3
价N
31 sp2
0
键
21
1
三角形 角形
O-
O-N
O
NO
CL
N≡
离子键N3-
22
0
sp
12
1
直线形 [O N O]+ 直线形 ：N≡N：
铵盐在晶型、颜色、溶解度等方面都与相应 的钾盐、铷盐类似。有相同的沉淀试剂，均为 无⑴色易晶水状解化合强物酸，的易铵溶盐于水水解，显强酸电性解质。
NH4++H2O
NH3·H2O+H+
⑵ 热稳定性差 受热易分解
固态铵盐→NH3↑+ 酸（或酸式铵）
挥发酸
NH4Cl=NH3↑+ HCl↑
（H2CO3 ，HCl） NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2O
离子型氮化物，Li3N;Ca3N2;Mg3N2等
配 ： N：→
位
键≡N：→
配位化合物；氨合物；胺合物； 过渡金属氮分子配位化合物
二、氮元素的氧化态-吉布斯自由能图
三、氮在自然界的分布和单质氮
1、自然界分布：主以单质存在于空气中。土壤中含一些铵盐、 硝酸盐，也是组成动植物体中蛋白质的重要元素。
2、结构： ∶N≡N∶